2023年,众车企、电池公司纷纷布局固态电池,被称为最难实现商用化的全固态电池,再度引起广泛关注。
半固态
从电解质的形态来看,动力电池的发展几乎是沿着液态电池→半固态电池→固态电池的趋势发展的。与海外企业直接专注于全固态动力电池不同,国内企业以 市场驱动为主,主要布局目前可量产的半固态电池路线。
其中,蔚来汽车创始人、CEO李斌在2023年12月17日测试了蔚来全新150度电池,测试的这块电池便属于半固态电池。这块电池的电芯由卫蓝新能源提供,于2023年6月份正式交付给蔚来,然后由蔚来自己进行电池包pack生产。结合此次李斌的实测数据来看,一块电池可以跑1000公里,循环次数600次,相当于可以累积使用60万公里,对于普通车主而言,可以使用10-20年,满足日常使用几乎没有问题。
另外,在2023年上海车展上,宁德时代也发布了一款疑似半固态电池的产品——凝聚态电池,该电池采用了高动力仿生凝聚态电解质,而凝聚态与我们日常所说的“果冻状”类似,介于固、液体之间,这跟聚合物电池和半固态电池的电解质类似。
产业化
固态电池技术发展可以分为五大阶段:传统液态电池——凝胶态电池——半固态电池——准固态电池——全固态电池。当下正处于半固态电池发展阶段,2023年也被称为半固态电池产业化元年。
回顾2023年,东风、蔚来、赛力斯等车企已成功实现半固态电池的装车,甚至已经开始交付。国外大众、宝马、丰田、奔驰、日产、福特等知名汽车品牌也规划在2025年至2030年期间推出搭载全固态电池的动力汽车。终端车企释放的搭载信号,正在加速固态电池时代的到来。尤其在电池供应端,今年已有多个项目签约落地。
研发
2023年,日产、丰田、松下都宣布固态电池研发成功以及量产时间节点。
2023年2月,日产宣布全固态电池研发成功,2025年开始试生产,2028年生产一款由固态电池驱动的全新电动汽车。
2023年7月,丰田宣称将于2027年向市场投放配备“全固态电池”的纯电汽车,充电10分钟,行驶1200公里,续航距离延长至现有EV的2.4倍。
2023年12月,松下也首次公开快充全固态电池,10%充到80%只需3分钟。
相对于日本固态电池研发成功,国内的机构、企业也在投入大量精力发展固态电池,包括江苏清陶、北京卫蓝、赣锋锂业等头部企业已经走得较深,当然,国内主流还在走半固态的方案,前段时间,蔚来李斌亲自测试了装载于智能纯电动车ET7的半固态电池包的千里续航能力。
量产装车
据卫蓝新能源官方微信公众号,卫蓝新能源于2023年6月向蔚来正式交付半固态电池。
据Solid Power公司公告,Solid Power于2023年10月向宝马交付了A-1固态动力电池。
据上汽集团投资者互动平台,上汽智己将于2024年装载清陶能源半固态电池,宝马公司在公司公告中表示计划在2025年之前推出基于Solid Power技术的第一辆原型车,广汽集团在2023年11月广州国际车展上宣布2026年将实现全固态电池装车。
合作共赢
2023年5月31日,上汽集团和清陶能源签署增资扩股协议和战略合作框架协议,决定进一步深化双方长期、共赢的战略合作伙伴关系,率先推动2025年实现固态电池技术10万辆级大规模量产落地,依托全球领先的创新技术,为消费者打造真正安全节能、高性价比的电动车。
2023年10月12日,出光兴产和丰田汽车宣布,两家公司将共同研发全固态电池的量产技术。
长安汽车与赣锋锂业于2023年12月22日在浙江宁波签署了《合作备忘录》。将按照“对等持股、高效运营”的原则,加快推进(半)固态电池研发合资项目及制造产业化项目,并基于下一代汽车动力电池(半)固态电池研发合作。
2023年12月12日,普利特公告称,控股子公司海四达与卫蓝新能源签署战略协议,双方将就固态电解质应用、新电池研发及市场开拓开展合作。
超长循环
随着固态电池的不断研发,固态电池的超长循环性能逐渐浮出水面。
中国科学院物理所吴凡团队开发出一款硫化物全固态电池,在0.7mAh/cm2的面容量以及20C的高倍率下,这款硫化物全固态电池能够实现30000圈的超长循环,在30C高倍率充放电之下则能实现15000圈的长循环。
美国马里兰大学团队研发一种高能量密度的固态锂硫电池,其具有1542mAhg-1的高初始放电容量(放电电流密度为0.87mAcm-2)和1218mAhg-1的平均放电容量(放电电流密度为1.74mAcm-2),在265个极其稳定的循环中保持80%的容量保留率且循环时长超过300天。
内卷
固态电池技术是新能源汽车的未来,谁先攻克固态电池,率先完成装车也成为各企业的必争之地,所以“内卷”开始了。
丰田计划在2025年左右,将全固态电池投入生产,2030年量产;宝马承诺在2025年前,推出搭载全固态电池的电动汽车原型,并在2030年前量产;大众表示,正在积极研发全固态电池技术,预计2025年开始使用;福特则预计,2026年推出搭载固态电池的车型;广汽埃安实验室便宣布完成固态电池的界面改性技术试验验证,公布了新的技术突破,将于2026年率先在昊铂上量产搭载;东风日产表示最快到明年,日产全固态电池就会投入工厂试生产,最快到2028年之前,日产全固态电池会全面商业化、量产……
固态电池专利
12月26日,国新办举行《中华人民共和国专利法实施细则》国务院政策例行吹风会。国家知识产权局局长申长雨在会上表示,近5年,我国固态电池全球专利申请量年均增长20.8%,增速位列全球第一。
成本
固态电池的成本主要是原料成本,占整个成本的75%以上。相对液态锂电池,固态电池的产业链还不够完善,加之加工工艺复杂,致使材料成本高昂。据悉,固态电池SLIB(石墨负极)总成本最高,达158.8$/kWh,比LIB(石墨负极液态锂离子电池)高约34%。
骗局
各大车企的豪言壮志不断,但固态电池的研发过程之艰辛也不是一天两天,而是二三十年。所以行业内对这些车企的目标能否得到实现表示怀疑。
早在2011年,丰田就表示将在2015年至2020年推出固态电池,其认为固态电池将完全弥补新能源汽车的续航里程难题,同时还能大力推动新能源汽车普及速度。然而,时至今日,固态电池依旧未能得以正式应用。
2017年,Fisker发布一项固态锂电池专利:充电1分钟,续航800公里。这在当时确是振奋人心的消息。创始人Henrik Fisker当时信心满满,预估固态锂电池2023年量产,价格也会比液态锂离子电池便宜三分之二。但是,随后的两年,公司宣称的搭载固态电池的跑车迟迟未能下线,公司只能推出液态电池电动车搪塞闯关。2021年,Henrik Fisker无奈承认:他们已彻底放弃固态电池计划。
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