11月24日,蔚來汽車固態電池供應商衛藍宣布,其于11月22日在湖州基地迎來第一顆固態動力電芯下線。固態電池這一概念,又重新回到投資者的視線中。
在這個得電池者得天下的電動化時代,固態電池一直以來都被包括寧德時代、LG、豐田以及大眾等巨頭視為續航焦慮的“解藥”,被認為是下一代動力電池的技術革新。
一、固態電池有何魅力?
1、什么是固態電池?
我們先來看一個常見的解釋,“在固態離子學中,固態電池是一種使用固體電極和固體電解液的電池。固態電池一般功率密度較低,能量密度較高。”也就是說,固態電池是將傳統的新能源電池中的液態電解質替換為固態,借用固態電解質具有的密度以及結構,讓更多的帶電的離子聚集在一端,從而產生更大的電流,
也同時提升了電池容量。
我們可以想象一下,帶電離子就像是一群搬貨的工人,而液態電解質中,他們人又少,還得游泳搬貨(電子)形成電流。而在固態電解質當中,搬貨的工人變多了,而且現在還可以在陸地上跑了,自然電流就更穩定了。并且不再需要一個泳池,只需要更小的場地,就可以搬到所需要的貨。
2、固態電池的優點
固態電池使用固體電解質替代了傳統鋰離子電池的電解液及隔膜,相比傳統鋰離子電池在安全性、低溫可靠性和能量密度三個方面都有較大提升。
(1)安全性方面:無機固體電解質降低電池漏液短路等安全風險。
(2)低溫可靠性方面:固體電解質解決了電解液低溫下粘度增大,離子傳導速度慢的問題。
(3)能量密度方面:從電芯設計來看,固態電池由于沒有液體電解質和隔膜的存在,可供儲能空間更大。因此,能量密度顯著高于傳統鋰電池。相比傳統鋰電池250Wh/kg的能量密度,固態電池能量密度目前已經接近400Wh/kg。在能量密度上具有天然優勢。
3、市場規模
根據華經產業研究的數據,固態電池行業市場出貨量2030年有望突破250GWh,并達到200億元市場空間。
4、固態電解質的分類
目前比較成熟的固態電解質分為三類:聚合物固態電解質、氧化物固態電解質、硫化物固態電解質。
(1)聚合物固態電池目前已實現小規模量產,但其離子導電能力率低,有待向高能聚合物電解質方向發展。
(2)氧化物固態電池是目前綜合性能較為優異的固態電池,其研發成本和難度較低,缺點為界面阻抗嚴重。
(3)硫化物固態電池電導率較高,延展性較好,但該電池對鋰的穩定性較差,易氧化問題突出。
二、固態電池的相關標的
固態電池的技術路徑是“液態→半固態/準固態→全固態”,總的來說是一個逐漸取締液態電解液和隔膜的過程。其中,材料體系變化最明顯的是電解液(液態電解液質量占比逐步降低直至全固態時不含液態電解液)和隔膜(全固態電池不需要隔膜)。
目前,布局固態電池的企業有三類:創業企業(海外Quantum Scape、Solid Power等,國內清陶、輝能等),電池企業(寧德時代、比亞迪、贛鋒鋰業、三星SDI等),車企(豐田等)。
三、總結
目前,固態鋰電池仍存在一些技術難點:一是電解質的批量、低成本、穩定合成的問題;二是固固界面內阻大的問題;三是設備、工藝尚未定型。
由于技術還不成熟,原材料成本較高以及目前流出的信息來看,用上固態電池的車型價格大概率不會太親民,固態電池的全民化還需要走很長的路。對于固態電池的未來發展,大家是怎么看的呢?
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