与锂电行业步入冷却期不同，今年以来固态电池热度持续攀升。行业咨询机构发布的数据显示，1—7月，固态电池新增产能已超142GWh，共涉及投资总金额超644亿元。得益于优异性能，固态电池已成为各大电池企业、资本市场关注的焦点。业内人士认为，随着越来越多商家竞逐固态电池赛道，将推动固态电池技术精进与工艺优化，从而加速其商业化应用进程。
■纷纷押注
7月18日，四川首个固态电池创新产业园项目在宜宾市启动，总投资额高达95亿元。目前正在推进的项目一期主要建设4GWh高安全电池生产线、30MWh全固态电池小试线。事实上，目前包括宁德时代、欣旺达、国轩高科、清陶能源、中创新航、蜂巢能源、亿纬锂能、比克电池在内的多家国内电池厂商都已公布各自固态电池产品相关规划。宁德时代近日表示，公司在全固态电池上持续加大投入，2027年有望实现小批量生产。6月13日，欣旺达表示，固态电池公司从2015年就已经开始研发布局，规划了第一代400Wh/kg和第二代500Wh/kg全固态电池。其中，第一代全固态电池最新安时级样品可实现大于1000周稳定循环；第二代实验室样品已达到500Wh/kg能量密度目标。5月，国轩高科发布采用全固态电池技术的金石电池，电芯能量密度达350Wh/kg，比传统的液态三元锂电池提升40%以上。固态电池领域也不乏跨界者。富士康近日发布消息，将在郑州航空港经济综合实验区重点布局固态电池产业，打造固态电解质、半固态及全固态电芯研发和生产制造项目。此外，LG新能源、三星SDI等日韩电池厂商布局固态电池领域更早且持续发力。今年3月，三星SDI首次公开其高性能固态电池量产规划，计划在2027年实现量产，将采用专有固态电解质和无正极技术，能量密度达900Wh/L。LG新能源则计划2028年推出聚合物固态电池和硫化物固态电池，2030年推出性能更高的硫化物固态电池。
■多难题待解
整体看来，相较于液态电池，固态电池具备安全性高、能量密度大等诸多优势，符合下一代电池技术发展需求，因此成为各国竞相研发的重点。不过，虽然固态电池热度越来越高，但电池企业、车企对于固态电池的量产时间表普遍集中在2027年前后。在业内人士看来，固态电池短期内无法实现大规模量产的原因，是受到材料界面、工艺等多方面技术限制。电解质为固态电池的核心，目前3条主流固态电池电解质体系为氧化物、硫化物和聚合物，三者在电导率、稳定性等方面各具优劣。据了解，三星SDI、宁德时代等偏爱硫化物电解质体系，卫蓝新能源等部分国内企业则选择聚合物+氧化物复合路线。整体看来，相较于当前主流的液态电池，固态电池由于采用固态电解质，导致离子电导率低，使电池充放电速度较慢和容量衰减较快，且相较于固—液接触，固—固界面接触性和稳定性更差。“电解质和活性物质之间的界面稳定性有待提升。此外，例如硫化物电解质对气体敏感度较高，同时成本也较高。聚合物体系易于加工、机械性能好，但导电率又相对较差。”一位从业者对《中国能源报》记者说。按液态电解质占电芯的比重不同，固态电池可分为半固态、准固态和全固态3大类。其中，半固态、准固态电池内部含有少量电解液，被视为是液态电池到全固态电池的过渡路线，目前我国多数企业均将半固态电池作为研发固态电池的第一步。“半固态电池含有少量电解液，基本上介于现有液态电池和全固态电池之间，其优势在于解决了全固态电池界面阻抗较大的问题，且价格相对较低，也更容易量产应用。”业内人士指出。
■加强产学研协同合作
目前来看，固态电池市场前景广阔，已成为各国必争之地。值得注意的是，当前日本和欧美在全固态电池方面正加大研发力度，意图改变在液态锂电池方面落后于中国的现状。“目前固态电池尚未大规模商业化，同时当前主流液态锂电池也在发展。中外固态电池尚无确定主流技术路线，我国企业发展固态电池首先要突破技术瓶颈。”上述从业者建议，我国企业要进一步加强产学研协同合作，加强新材料、新技术研发创新，首先突破技术瓶颈，以实现技术水平、产业链布局、应用场景、成本降低等多方面取得进一步突破。同时，更要加强基础学科研究与专利布局。同时，较高的成本也是制约固态电池大规模产业化的一大瓶颈。中信证券的研报指出，当前氧化物半固态电池、硫化物半固态电池总成本分别约为0.76元/Wh、0.86元/Wh，显著高于液态锂离子电池，未来需要通过研发投入和规模效应来实现持续降本。值得一提的是，针对固态电池较高的成本，近日中国科学技术大学开发了一种用于全固态电池的新型硫化物固态电解质，其原材料成本仅14.42美元每公斤，不到其他硫化物固态电解质原材料成本的8%。中信建投的研报指出，固态电池若能发挥并强化安全性的优势，力争占据能量密度优势，将倍率、循环寿命和工艺性进一步优化，则可巩固其优势场景下的核心潜在客户；如果性能和成本有所突破，那么其市场空间会扩大，并成为锂电池的关键技术路线，至2025年，全球各类固态电池市场或达千亿元规模。
发布日期：2024-08-07 来源：
中国能源报