作為已經(jīng)被業(yè)界公認的下一代先進電池,全固態(tài)電池產業(yè)化已經(jīng)被全球主要汽車與電池生產國上升到戰(zhàn)略高度。
根據(jù)不同的電解質類型,固態(tài)電池主要包括聚合物、氧化物、硫化物三種技術路線。具體選擇哪種路線來制造全固態(tài)電池?頭部企業(yè)似乎已經(jīng)有了答案。
據(jù)電池中國了解,目前包括Solid Power、豐田、松下電池、三星 SDI等海外企業(yè),均選擇硫化物路線研發(fā)全固態(tài);國內來看,包括寧德時代、億緯鋰能、國軒高科、蜂巢能源、廣汽等企業(yè)也錨定了硫化物路線。
業(yè)內人士分析指出,硫化物電解質離子電導率最高,電化學窗口寬,柔度和可塑性好,或最終成為全固態(tài)電池主要路徑。但需要指出的是,硫化物電解質生產要求高,且硫化鋰前驅體昂貴,仍是制約其商業(yè)化的主要障礙。
值得注意的是,在全球都在加大全固態(tài)電池領域投資、研發(fā)的當下,中國正逐步建立全固態(tài)電池產業(yè)鏈。
01
多家電池企業(yè)公布全固態(tài)電池量產時間表
今年以來,對全固態(tài)電池的關注度陡然增溫。就連之前對全固態(tài)電池不太樂觀的寧德時代,也改口了。今年年初,寧德時代董事長曾毓群在接受媒體采訪時,還曾對固態(tài)電池即將商業(yè)化的說法持質疑態(tài)度。彼時,豐田稱固態(tài)電池最早將于2027年投入使用,但曾毓群表示,電動汽車固態(tài)電池距離商業(yè)化還有數(shù)年時間,這項技術還不夠完善,缺乏耐用性,且仍然存在安全問題。
然而,今年6月,寧德時代在接受投資者調研時表示,如果用技術和制造成熟度作為評價體系(1-9打分), 寧德時代全固態(tài)電池研發(fā)項目目前處于4的水平,目標是到2027年達到7-8的水平,有望實現(xiàn)全固態(tài)電池小批量生產。
“目前沒有任何一種固態(tài)電解質是十全十美的,(但)硫化物路線或率先突破?!睂幍聲r代儲能事業(yè)部CTO許金梅表示。值得注意的是,寧德時代首席科學家吳凱今年早些時候也透露,寧德時代2027年小批量生產全固態(tài)電池機會很大,硫化物路線進展較快,并已建立10Ah級全固態(tài)電池驗證平臺。
據(jù)了解,目前全固態(tài)電池在固固界面、鋰金屬負極、固態(tài)電解質、制造工藝等維度仍面臨挑戰(zhàn),寧德時代已經(jīng)在高比能、長壽命正極,高性能鋰金屬負極,以及干/濕法極片制備和電芯一體化成型工藝等維度有進展。
今年6月,億緯鋰能也曾透露,公司在全固態(tài)電池電解質路線上,選擇了硫化物和鹵化物復合固態(tài)電解質路線,預計2026年將突破生產工藝,推出全固態(tài)電池,并在2028年推出能量密度高達400Wh/kg的全固態(tài)電池。
5月,國軒高科對外發(fā)布了公司自主研發(fā)的全固態(tài)電池產品——“金石電池”,該電池采用了硫化物電解質路線,基于對硫銀鍺礦型材料的微納化處理(D50不超過500nm),其電解質可實現(xiàn)超過10mS/cm的高電導率。據(jù)國軒高科介紹,其30Ah全固態(tài)電芯可實現(xiàn)350Wh/kg的質量能量密度,800Wh/L的體積能量密度,電芯體系循環(huán)次數(shù)則可達3000次以上。
此外,廣汽集團今年4月發(fā)布了能量密度達400Wh/kg以上的全固態(tài)電池,計劃于2026年首先搭載于其昊鉑車型。據(jù)業(yè)內人士分析,廣汽或采用了硫化物電解質。去年10月,豐田汽車和日本出光興產石油公司共同宣布,爭取2027至2028年使全固態(tài)電池進入實用化階段,亦采用硫化物固態(tài)電解質,這種固態(tài)電解質能實現(xiàn)大容量、大功率等特性。
02
產業(yè)鏈逐步跟進,硫化物全固態(tài)量產可期
據(jù)報道,上個月歐陽明高院士工作站在全固態(tài)電池中的關鍵材料——“硫化物電解質”的研發(fā)中,已經(jīng)取得階段性進展:研發(fā)的納米級“硫化物電解質”即將進入量產階段,目前正在規(guī)劃一條年產百噸級的中試線。中試線運行順利后,2026年前,歐陽明高院士工作站還會建設一個千噸級的量產線。
作為國內電解液頭部企業(yè)之一,據(jù)悉天賜材料Li2S與硫化物電解質將于今年完成實驗室中試,規(guī)劃未來兩年實現(xiàn)中試及量產。
當升科技在投資者互動平臺表示,該公司已系統(tǒng)布局硫化物、氧化物、聚合物等主流固態(tài)電池用關鍵材料技術路線。未來,當升科技會根據(jù)市場情況和客戶需求持續(xù)推進固態(tài)鋰電材料生產及銷售。
據(jù)悉,容百科技已經(jīng)布局離子電導率>10mS/cm,對空氣穩(wěn)定性>75%,粒徑<700nm的硫化物固態(tài)電解質,以及適配全固態(tài)電池的電容量>207mAh/g、效率>86%、壓實密度>3.6g/cc三元正極材料。
容百科技研發(fā)體系總裁李琮熙表示,為實現(xiàn)硫化物系全固態(tài)電池的產業(yè)化,就需要讓基礎原料硫化鋰的價格持續(xù)降低才可以。此外,在全固態(tài)電池產業(yè)化道路上,還需要攻克固態(tài)電解質與正負極材料間的界面問題、固態(tài)電解質的合成問題、固態(tài)電池制造工藝多個技術難題。
值得一提的是,今年以來,多家電池產業(yè)鏈企業(yè)、科研機構在核心工藝、先進設備研發(fā)等維度持續(xù)取得進展,相信結合大數(shù)據(jù)技術,以及在全行業(yè)積極投入推動下,全固態(tài)電池的產業(yè)化有望提前到來。