“我國有望在1-2年內將攻克600Wh/kg氧化物/聚合物復合電解質固態電池。”
近期，中國科學院院士、南開大學副校長陳軍表示，“全固態電池已成為全球電池科技的競爭焦點，以固態電池為核心的電動汽車有可能改變未來產業布局。”
無獨有偶，中國科學院院士、清華大學教授歐陽明高今年年初也曾表示，全固態電池是公認的下一代電池的首選方案之一，也是下一代電池技術競爭的關鍵制高點，中國既要發展漸近性的半固態技術路線，也要防范激進型全固態技術路線帶來的顛覆性風險。
實際上，隨著近兩年液態鋰離子電池性能越來越逼近材料性能理論極限，全固態電池因具有超高能量密度、超強本征安全、耐高溫、抗穿刺等優勢，而被業內普遍認為是最具潛力的“下一代動力電池”;同時，半固態、凝聚態等高比能電池也被視為是向全固態電池過渡的重要技術路線。
經粗略統計，目前包括北汽、福田、吉利、東風、賽力斯、蔚來、上汽、長安、廣汽等在內的中國車企，以及寶馬、大眾、豐田、日產、福特等國際車企都已發布固態電池(含半固態、凝聚態、全固態等電池類型)商業化進展或計劃。
電池企業方面，寧德時代、億緯鋰能、衛藍新能源、清陶能源、贛鋒鋰業、蜂巢能源、國軒高科、孚能科技、力神電池、正力新能、LG 新能源、SK On等國內外頭部企業，都在進行固態電池技術的研發和產業化落地。
業內預計，全固態電池將在2030年前后實現產業化應用，而在此之前，聚焦高比能電池的創新升級，近期產業鏈企業密集發布相關新技術、新產品，不斷刷新人們對高比能電池的認知和期待。不過，近期寧德時代方面對固態電池落地進程發表了不同的看法，這也引發業界對高比能電池商業化的深度思考。
01
動力電池能量密度越來越高
動力電池領域，2024年一季度，我國半固態電池首次計入市場裝機量統計，實現769.8MWh裝機，配套電池企業為衛藍新能源。這表明，以半固態電池為代表的高比能電池呈現出良好的規?；瘎蓊^。
當前，半固態電池單體能量密度普遍超過300Wh/kg，眾多企業持續加碼高比能電池的研發和應用。
4月3日，蔚來汽車與衛藍新能源共同研發的150kWh電池包步入量產階段。該款電池單體能量密度360Wh/kg，配套車型最長續航1055km。
4月8日，上汽集團超級智能轎車智己L6亮相，搭載清陶能源“第一代光年固態電池”。該款電池單體能量密度368Wh/kg，帶電130kWh的車輛CLTC續航超1000km。
4月12日，廣汽發布全固態電池。據介紹，其目前已完成30Ah大容量全固態電芯研發，該電池采用100%固態電解質，單體能量密度超400Wh/kg，預計將于2026年搭載于昊鉑車型。
4月19日，正力新能發布雙重半固態超長續航大圓柱電池——正力·騏龍。據悉，其采用了超高鎳正極材料的固態電解質表面修飾技術和固態電解質復合隔膜技術，進一步提升了大圓柱電池的安全性和功率性能。該款電池單體能量密度306Wh/kg，整包帶電170kWh支持純電MPV車型續航超1000km。
此外，寧德時代已發布凝聚態電池，其單體能量密度達500Wh/kg，計劃將用于電動航空等領域。
衛藍新能源規劃其第二代準固態電池單體能量密度將達400Wh/kg-500Wh/kg;第三代全固態電池將不再含有液態電解質。
資料顯示，國軒高科半固態電池單體能量密度達360Wh/kg，配套車型整包電量160kWh，續航超1000km。
億緯鋰能布局的下一代電池技術路線包括固態電池、鋰金屬電池等。據介紹，其鋰金屬電池單體能量密度達450Wh/kg，循環壽命超800次。同時，其未來量產的大圓柱電池有望在能量密度280Wh/kg的基礎上進一步提升。
孚能科技第一代固態電池能量密度為330Wh/kg，并計劃未來做到400Wh/kg- 500Wh/kg。
力神電池已實現310Wh/kg-360Wh/kg等多款高能量密度電池的開發或應用，并已發布其全新一代半固態電池，單體能量密度達402Wh/kg。
今年4月2日，太藍新能源宣布其已制備出車規級單體容量120Ah、能量密度720Wh/kg的體型化全固態電池，刷新了體型化鋰電池單體容量和最高能量密度的行業紀錄。
值得注意的是，高比能是動力電池的升級方向之一，但從液態邁向全固態電池難以一蹴而就，尤其是全固態電池研發、量產和商業化還面臨著諸多挑戰。
02
高比能電池技術“百家爭鳴”
從前沿技術落地進程來看，寧德時代認為通常要經歷三個階段：
首先，必須確保技術理論上的可行性和實際的技術突破;
其次，在產品制造階段，要保證產品的安全性、可靠性、一致性和質量;
最后，產品必須具備市場競爭力，即價格合理，能夠被市場接受。
就固態電池技術而言，目前主要有3條技術路線，即氧化物、硫化物、及聚合物路線。寧德時代董事長曾毓群近期表示，“目前還有很多基本的科學問題待解決，如大多數固態電解質中的離子擴散速率與液態電解質存在數量級差異、固固界面難以始終保持良好接觸等，在突破這些科技問題后，還會遇到產業化的問題。我們非常重視固態電池，已經進行了多年的布局，最近加大了很多投入。”
這樣的表態，一方面，表明電池“一哥”和其他很多企業一樣，都在固態電池領域持續研發，以搶占高比能電池未來先發優勢;另一方面，固態電池，尤其是全固態電池等高比能電池的商業化進程并不會太快。
這也意味著，圍繞固態電池等高比能電池技術，業界在路線選擇和落地節奏上，目前還未達成共識，仍處于“百家爭鳴”階段。業內人士表示，未來將先實現技術突破，再逐步商業化落地，或將迎來一場“持久戰”。
03
打好高比能電池“持久戰”
機構預計，2024年全球固態電池裝機將有望超5GWh，未來還將逐年遞增。受需求帶動，頭部企業紛紛加快相關研發、制造和應用。
電池材料環節，硫化物、聚合物、氧化物等技術路線并行背景下，固態電解質在固-固界面接觸、界面反應機制與穩定性、電導率、制作工藝等方面，仍面臨大量技術難點;高鎳三元、富鋰錳基等正極，硅基、金屬鋰等負極，以及固態電解質復合隔膜都成為企業研發重點。
同時，隨著高比能電池材料和電芯技術、工藝的發展，還將帶來制造設備的革新，并在高良品率、極限制造、降本增效方面對設備提出更高的要求。
為了助力產業鏈企業打好高比能電池“持久戰”，2024年4月28日上午，在由中國化學與物理電源行業協會指導，動力電池應用分會和電池中國網聯合主辦的“第五屆新能源汽車及動力電池(CIBF2024重慶)國際交流會”期間，將在光大激光冠名支持的“高比能電池技術迭代與革新”專場論壇上，由行業龍頭企業分享當前高比能電池的研發進展和階段性成果。
其中，比亞迪、衛藍新能源等企業將分享各自在電池產品方面的創新;容百科技、畢克化學等企業將分別探討全固態電池材料/鋰電助劑等新技術應用;光大激光、信諾先端熱工科技、艾默生、多維聯合集團等將分享適用于高比能電池制造的高產低耗的鋰電設備。
該場論壇將由瑞浦蘭鈞市場總經理張小聰主持，隨后還將由動力電池應用分會研究中心總經理周波主持主題為“聚焦半固態、固態電池產業化進程”的圓桌對話，圍繞高比能電池技術發展前景、超高快充電池能否從根本上解決補能焦慮、半固態/固態電池產業鏈如何協調發展等核心話題，展開深入交流和研討，把脈行業趨勢。敬請關注!
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