近年來(lái),具有能量密度高、安全性能好、循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)的固態(tài)
電池受到市場(chǎng)關(guān)注,被視為下一代動(dòng)力
電池。
在火熱的固態(tài)電池賽道,日本走在了其他國(guó)家的前頭。那么,各國(guó)目前固態(tài)電池發(fā)展現(xiàn)狀如何?其他國(guó)家又將怎樣追趕日本?固態(tài)電池何時(shí)才能產(chǎn)業(yè)化?下面就來(lái)了解一下:
日本領(lǐng)跑固態(tài)電池
電池聯(lián)盟注意到,在固態(tài)電池領(lǐng)域,日本企業(yè)研發(fā)較早,日本領(lǐng)先。調(diào)查世界全固態(tài)電池從自2000年至2022年3月底公開的專利數(shù)來(lái)看,日本企業(yè)壟斷了前3名。且前10家企業(yè)中,6家為日本企業(yè)。多家日本公司正在發(fā)力固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)。
近日在日本東京舉行的東京車展上,日產(chǎn)介紹了其正在開發(fā)的全固態(tài)電池(ASSB)技術(shù)。
日產(chǎn)研究部門的副總裁土井和弘稱,該技術(shù)有可能讓日產(chǎn)的下一代電動(dòng)汽車實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。
據(jù)悉,ASSB技術(shù)可以讓電動(dòng)汽車的電池具有“幾乎是現(xiàn)有電池兩倍的能量密度”,并且具有更快的充電性能和更低的成本,可以將充電時(shí)間縮短到傳統(tǒng)電池的三分之一。
此外,這些電池可以在“室溫到100℃”的范圍內(nèi)正常工作,因此,不需要專門的冷卻系統(tǒng)。
目前ASSB技術(shù)按照日產(chǎn)之前公布的計(jì)劃進(jìn)展順利,第一座試驗(yàn)性生產(chǎn)工廠仍然計(jì)劃于明年開始運(yùn)營(yíng),而首款采用ASSB技術(shù)的量產(chǎn)車型仍然預(yù)計(jì)于2028年推出。
這種更高的能量密度為日產(chǎn)的產(chǎn)品規(guī)劃和工程師提供了更多的選擇空間,而且適用于“所有類型的汽車”。
10月12日,豐田汽車宣布,與日本能源巨頭出光興產(chǎn)達(dá)成協(xié)議,合作量產(chǎn)全固態(tài)電池,并打造供應(yīng)鏈。雙方計(jì)劃在2027-2028年實(shí)現(xiàn)下一代電池的商業(yè)化,然后實(shí)現(xiàn)全面量產(chǎn)。目前,雙方已共同組建了一支數(shù)十人的研發(fā)小組。
10月23日稱,豐田汽車稱,下一代固態(tài)汽車電池量產(chǎn)在望。據(jù)媒體報(bào)道,豐田公司近期在電池研發(fā)方面取得“突破”,有望在2027年或2028年量產(chǎn)固態(tài)電池。這一突破將使豐田電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程達(dá)到1200公里,是現(xiàn)有車型續(xù)航里程的兩倍多。
日媒認(rèn)為,若能以低成本實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池的量產(chǎn),全球
電動(dòng)車市場(chǎng)的勢(shì)力范圍將有可能被重新劃分。
日本時(shí)事通訊社分析稱,促使豐田汽車與出光興產(chǎn)合作研發(fā)全固態(tài)電池的背景在于,美國(guó)特斯拉和中國(guó)比亞迪等車企在電動(dòng)車領(lǐng)域的快速成長(zhǎng),兩家企業(yè)尋求通過(guò)跨界的“日本聯(lián)合”來(lái)挽回不利局面。
有業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為,豐田大力發(fā)展固態(tài)電池,是希望彌補(bǔ)在電動(dòng)汽車競(jìng)爭(zhēng)中輸給特斯拉和比亞迪等中國(guó)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手而帶來(lái)的損失。
有觀點(diǎn)指出,“全球都在密切關(guān)注固態(tài)電池技術(shù)的成功,如果豐田或其他任何公司能夠成功生產(chǎn)出具有成本競(jìng)爭(zhēng)力和長(zhǎng)壽命的固態(tài)電池,那么他們將能夠?qū)崿F(xiàn)在能量密度和充電速度上的巨大飛躍“。
其他國(guó)家?jiàn)^力追趕
與此同時(shí),中國(guó)、韓國(guó)、美國(guó)等正在努力趕超日本的固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)!
中國(guó)方面,根據(jù)中商情報(bào)網(wǎng)預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù),預(yù)計(jì)到2030年中國(guó)固態(tài)電池出貨量將達(dá)251.1GWh,市場(chǎng)空間有望達(dá)到200億元,未來(lái)市場(chǎng)空間廣闊。
主流動(dòng)力電池企業(yè)中,寧德時(shí)代、中創(chuàng)新航、國(guó)軒高科、贛鋒鋰業(yè)、孚能科技等已公開表明在半固態(tài)電池技術(shù)方面有所布局。有研報(bào)指出,國(guó)內(nèi)外多家新能源車企宣布了半固態(tài)電池裝車規(guī)劃,2023有望成為“裝車元年”。
今年8月,中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)(中科大)的固態(tài)電解質(zhì)技術(shù)取得了重大突破,為全固態(tài)電池技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)了前所未有的希望。據(jù)報(bào)道,該項(xiàng)技術(shù)的成功應(yīng)用將使全固態(tài)電池的制造成本有望降低高達(dá)96%,為電動(dòng)汽車等領(lǐng)域的能源儲(chǔ)存和使用帶來(lái)了革命性的變革。
韓國(guó)方面,韓國(guó)三大電池制造商LG新能源、三星SDI和SK On都已布局固態(tài)電池,其中,LG新能源預(yù)計(jì)于2026年實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池量產(chǎn);三星SDI計(jì)劃在2027年前開始大規(guī)模生產(chǎn)全固態(tài)電池,并已經(jīng)與多家汽車制造商就生產(chǎn)問(wèn)題進(jìn)行了討論;SK On正在開發(fā)兩種類型的全固態(tài)電池,到2026年生產(chǎn)這兩種類型的早期原型,同時(shí)計(jì)劃到2028年將其商業(yè)化。該公司已成功聯(lián)合開發(fā)了一種新型氧化物基固體電解質(zhì),該電解質(zhì)具有一流的鋰離子導(dǎo)電性。
美國(guó)的固態(tài)電池研發(fā)由初創(chuàng)型科技公司主導(dǎo),如QuantumScape、Solid Power、Solid Energy Systems等,這些初創(chuàng)公司已得到了寶馬、大眾、現(xiàn)代等汽車巨頭和多家風(fēng)投基金的投資。
今年年初,寶馬集團(tuán)在公司公告中表示,將與美國(guó)初創(chuàng)公司Solid Power啟動(dòng)下一階段全固態(tài)電池的聯(lián)合研發(fā),并在其自己的電池制造中心(CMCC)采用Solid Power的全固態(tài)電池中試生產(chǎn)線,進(jìn)而朝著長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)——全固態(tài)電池的量產(chǎn)邁進(jìn)。
美國(guó)QuantumScape公司研發(fā)的固態(tài)電池相較于現(xiàn)在的鋰電池,續(xù)航里程提高了80%,最高續(xù)航可達(dá)近2000公里。同時(shí),充電時(shí)間大幅縮短,僅需15分鐘即可充至80%。QuantumScape還于2022年向大眾交付了第一批A樣原型固態(tài)電池供測(cè)試。
商業(yè)化還需時(shí)間
不過(guò),有報(bào)道認(rèn)為,固態(tài)電池的研發(fā)目前仍處于早期階段,不會(huì)對(duì)現(xiàn)有電池產(chǎn)品構(gòu)成重要威脅。
有說(shuō)法稱,量產(chǎn)固態(tài)電池成本高、難度大,主要痛點(diǎn)包括電池材料對(duì)濕度和氧氣極為敏感,需要避免形成引發(fā)短路的“樹突”,電池的耐久性差等。
豐田方面表示,固態(tài)電池量產(chǎn)最難的環(huán)節(jié),也是最重要的環(huán)節(jié)是“集裝”,即在不破壞材料的前提下快速、精準(zhǔn)地將電池多層陰極和陽(yáng)極堆疊。其社長(zhǎng)也承認(rèn),固態(tài)電池量產(chǎn)后,初期產(chǎn)能可能較低。
韓國(guó)業(yè)內(nèi)人士預(yù)計(jì),全固態(tài)電池進(jìn)入商業(yè)化還有較長(zhǎng)時(shí)間,到2035年電動(dòng)車全固態(tài)電池的市場(chǎng)滲透率預(yù)計(jì)不會(huì)超過(guò)15%。
還有分析師認(rèn)為,電池技術(shù)想要取得根本性的突破,關(guān)鍵是看相關(guān)材料的研究。在電池材料領(lǐng)域,日本總體上領(lǐng)先中國(guó)和韓國(guó)。目前寧德時(shí)代等中國(guó)電池企業(yè)的固態(tài)電池技術(shù)關(guān)需要突破,甚至需要8年至10年才能看到成果,中日韓三國(guó)的電池企業(yè)都在努力攻關(guān)。
值得注意的是,中國(guó)電池企業(yè)優(yōu)勢(shì)在于能夠利用技術(shù)和產(chǎn)能降低量產(chǎn)成本,在競(jìng)爭(zhēng)中迅速占據(jù)市場(chǎng)。這種優(yōu)勢(shì)目前是日韓企業(yè)不可比擬的。
(責(zé)任編輯:子蕊)