从年初到现在,固态电池的消息频频。据官方媒体报道,通过多方信源获悉,中国或将投入约60亿元用于全固态电池研发,鼓励有条件的企业对全固态电池相关技术开展研发。包括宁德时代、比亚迪、一汽、上汽、卫蓝新能源和吉利等六家企业或获得政府基础研发支持。在固态电池的量产时间表上,国内固态电池的发

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60亿资金支持 固态电池产业化“备战”

2024-05-30 08:58 来源:高工锂电 

从年初到现在,固态电池的消息频频。

据官方媒体报道,通过多方信源获悉,中国或将投入约60亿元用于全固态电池研发,鼓励有条件的企业对全固态电池相关技术开展研发。包括宁德时代、比亚迪、一汽、上汽、卫蓝新能源和吉利等六家企业或获得政府基础研发支持。

在固态电池的量产时间表上,国内固态电池的发展也迎来了新的进展。

5月24日,上汽集团在新能源技术发布会上宣布,预计到2025年,上汽集团的全固态电池将在上汽自主品牌上汽智己实现规模搭载,预计到2026年将实现量产。同时宣布“首条全固态电池生产线建成贯通倒计时500天正式启动”,上汽清陶的首条全固态电池生产线将在2025年底完工,一期产能规划0.5GWh。

同月,国轩高科发布了采用全固态电池技术的新产品——金石电池。国轩高科方面表示,其全固态电池计划2027年小批量上车实验,如果测试顺利将于2030年实现量产。

宁德时代首席科学家吴凯则在CIBF2024上公开表示,如果用技术和制造成熟度作为评价体系(以1-9打分),宁德时代的全固态电池研发目前处于4的水平,而到2027年,公司期望能达到7-8的水平,这意味着可以进行小批量生产。

可以看到,主流电池厂商正逐步加大对全固态电池的研发力度;材料厂商的技术攻关持续进行。同时,如雨后春笋般出现的全固态电池、半固态电池初创企业,也将固态电池热度推向新高。

此外,今年上半年,业内已经掀起了一波半/全固态电池项目的投产潮,不少投产项目的投资额已达到GWh级别,投资金额达到了数十亿元级别。

可以说,从政府到产业界企业,固态电池正掀起一阵新的研发热潮。

全固态电池,被视为新能源汽车领域的“圣杯”。作为一种新型的动力电池,相较于传统的液态电池,全固态电池在能量密度、安全性、充电倍率和循环寿命等方面都有着显著的优势。

不过,目前国内发展全固态电池产业面临巨大的挑战,在技术突破、材料界面、工艺、产业链、设备等,需要业界进行协同创新。

全固态电池研发的巨额投入,不仅展现了从政府到业界的重视,也将进一步给动力电池市场带来新的变革。

中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高年初也公开指出,全固态电池相对于液态电池是颠覆性技术,行业应提高重视程度、积极研发,以防范风险。

产业化仍面临挑战

必须正视的是,实现全固态电池产业化,使全固态电池从实验室打入消费者心智仍然面临不少阻碍与困难。

全固态电池量产的技术障碍不仅来自于材料体系的迭代升级,固-固接触的问题,也来自于制造工艺的优化。

首先,在材料体系更迭上,固态电池需要匹配更高性能的正极材料,短期内沿用高镍三元正极外,安全性差且易发生热失控问题,长期应该转向超高镍、富锂锰基、高压尖晶石等新材料。

电解质方面,由液态转固态。当前固态电池三大主流技术路线的电解质问题仍没有找到最优解。氧化物电解质电化学窗口范围较大,但界面接触较差;聚合物电解质界面接触较好,但离子电导率及化学稳定性较差;硫化物电解质的离子电导率较好,但化学稳定性较差。

高机械强度的固态电解质仍难以完全抑制锂枝晶生长、实现锂金属均匀沉淀。在物理接触方面,不同于固-液的软接触,固-固的硬贴合难以保持较好的接触状态,且固-固界面容易接触不良,多次接触后容易导致接触失效;在化学接触方面,Li 容易与固态电解质接触后迅速发生反应并扩散至电解质内部,造成电解质表面快速分解。

相应负极材料开发上,硅负极在充放电过程中体积膨胀大,粉化和分层现象严重,有待解决。而在锂金属负极的开发过程中,锂枝晶生长、活性锂不断消耗,导致可逆性差;另受到工艺设备的影响,超薄锂金属负极的制备还存在困难。

其次,在制造工艺上部分生产设备需要定制。其中,正负极和电解质膜的生产设备为主要需要改造或全新研发的设备,尤其是中前段设备,如干法电极设备的开发,叠片设备也需要做相应升级。

此外,降本也是全固态电池的难题。全固态电池产业链还未解决成本高企的难题,这与当前锂电行业降本增效的大趋势背道而驰,也限制了固态电池商业化的步伐。

据了解,当前固态电解质相比于传统电解液成本高30%-50%不等,且其良率较低;复合硅碳仅成本就高达5-7万元/吨,这一成本已经高出当前主流高端人造石墨的售价。

根据欧阳明高的观点,较为合适的产业化定义是全固态电池市占率达到1%。参照2023年2000万左右的电动汽车销量预期来看,即全固态电池装车量超过20万辆。

固态电池赛道持续火热

作为下一代动力电池的“圣杯”,固态电池是新能源产业发展不可逾越的关卡。

从全球供应链的角度来看,固态电池的产业化争夺还将是电池技术竞争的关键制高点。在日韩、欧美等国家加速锂电产业扶持力度,加快本土化锂电产业链建设过程中,早日形成固态电池成熟的产业链,最终决胜新能源赛道也成为国内破解产业内卷,形成经济增长新动能的手段。

同样,固态电池技术的发展也时刻牵动着资本市场的神经,尤其是在今年上半年,一系列固态电池相继发布,席卷固态电池的热潮也在资本市场铺开。

据高工锂电不完全统计,今年以来共发生了10起固态电池及材料相关的融资事件。这些融资不仅来自知名的投资机构,还包括政府产业基金和产业链上下游企业。而资本的涌入,为固态电池技术的研发和应用提供了充足的资金保障。

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在融资轮次上,固态电池融资集中在A轮及以前的融资阶段,融资金额多集中在数千万元甚至亿元级别。

在融资数量上,相比于往年,2024年以来固态电池融资步伐明显快了许多。据市场数据统计,2022年和2023年,固态电池领域的融资数量为22起,而2024年仅前5个月融资数量就不少于10起。

在融资环节上,当前中下游电池、车企对于固态电池的信心与决心坚定。这对于上游材料厂商也释放了积极信号。资本市场更加倾向于材料厂商的投资,也是看重了中下游市场的确定性,看好材料厂商在固态电池方面的技术突破。

总的来看,2024年掀起的固态电池热潮已经连接政府、产业和资本,在三方的合力共振下,固态电池产业化也有望跨越新的阶段。

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