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鋰電池改良技術競賽

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2021年03月02日  

從三家領跑的企業來看,普遍將固態電池量產時間設定在2025年左右。而那些即將在2021年、2022年量產的說法從何而來?


2021年1月,蔚來汽車在NIODay上宣布,將在2022年發布一款單體能量密度達360Wh/kg的固態電池包產品。


一石激起千層浪,炸出了幾家國內專注固態電池的初創企業,包括輝能科技、清陶能源、衛藍新能源等。查閱資料來看,這些企業都有近期量產固態電池的計劃。


一位電池專家向《車市物語》透露,實際上,這幾家聲稱量產邊緣的企業均未達到全固態電池的水平。目前聲稱即將量產的企業,多數是傳統技術路線的改良,或為固液混合的產品。


以輝能科技為例,其聲稱全固態鋰金屬電池,但電解質仍非100%的固態,而是90%的準固態。


另外兩家初創企業的發展來看,清陶能源和衛藍新能源均在2016年成立,前者由清華大學團隊組建,后者依托中國科學院物理研究所,技術路線上也均采用氧化物固態電解質。


清陶能源先后獲得北汽、上汽、廣汽等車企投資,并與合眾新能源達成合作,共同推進固態電池的研發與應用,雙方對新款哪吒U進行了近兩年的聯合研發和測試。


2018年,清陶能源建成國內首條固態電池產線,主要投用于特種電源、高端數碼等領域。2019年7月,清陶能源年產10GWh固態鋰電池項目簽約在江西省宜春市。


衛藍新能源則在北京房山與江蘇溧陽擁有兩大生產基地。溧陽工廠計劃生產無人機電池,產能設計2億瓦時,生產可5C連續放電的270Wh/kg混合固液電池。


動力電池領域,衛藍新能源完成了300Wh/kg以上高鎳三元正極的混合固態電池設計開發,循環壽命達到1200次以上。根據整車廠導入周期18-24個月考慮,這家公司表示,固態電池產品預計在2022年量產。


不同于初創企業的孤注一擲,在競爭格局中,保持領先位置傳統電池巨頭們做好了兩手準備。一邊布局固態電池,一邊繼續挖掘液態電池的改良空間。


傳統電池企業在不斷改善電池的封裝工藝,例如,比亞迪的刀片電池、蜂巢能源的疊片電池,寧德時代的CTC技術,以及特斯拉的4680無極耳電池。


同時,也針對正負極材料進行改良,例如,摻硅補鋰,超高鎳電池等。所謂摻硅補鋰,就是通過提高負極中硅的含量,同時增加鋰的含量,以彌補因硅含量提升而導致的電池在充放電過程中鋰損耗的提高,進而提升電池性能。


超高鎳電池則是進一步提高正極材料中鎳的含量,目前的高鎳電池是指NCM811體系,后續還可能會出現鎳鈷錳比例為9:0.5:0.5的新一代電池。


總結來看,在全固態電池真正到來之前,動力電池市場還將有一場圍繞改良技術展開的革命。


寫在最后


在液態鋰電池時代,市場份額主要集中在中日韓等地的幾家電池巨頭手里,這些企業已經建立牢固的技術及資源壁壘,后來者幾乎沒有入局機會。


固態電池時代的到來則打開了一個新通道,國內外創業公司都頻頻涌現。與此同時,也為車企重新掌握電池技術主動權帶來機會。


一方面,豐田、特斯拉等企業在積極布局電池技術,另一方面,QuantumScape、SolidPower、輝能科技、清陶能源、衛藍新能源等專注固態電池的初創企業開始嶄露頭角。


初創企業快速發力,集中固態電池技術單點突破,但這些企業背后往往都有車企的身影。例如,大眾與QS、豐田與松下、寶馬與SolidPower等。


相比之下,在釋放的固態電池技術的進展中,松下、寧德時代、比亞迪,三星、LG、SKI等頭部企業的聲音反而較弱,但這些企業在固態電池領域的布局也同樣不可忽視。


巨頭們沒有過早釋放信息或許有兩方面考慮:一方面,這些企業瞄準的是全固態電池,技術成熟度還不夠,另一方面,作為電池領域的守擂者,這些企業也沒有那么快掀開底牌的必要。


不論如何,從“液態”轉向“固態”,每一步都十分艱難。


除了要解決基礎科學難題,固態電池量產還面臨著生產工藝、產品一致性保障,規模化成本可控以及供應鏈配套成熟的問題。


全固態電池到來仍需5-10年,在此之前,動力電池還要經歷一個技術改良的過渡階段。


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