• 張翔:固態電池市場格局分析 預計2025年小批量進入市場

    汽車創始人、清華學堂講師、工信部培訓中心汽車專家張翔

    汽車創始人、清華學堂講師、工信部培訓中心汽車專家張翔

    電池百人會-電池網2月27日訊(陳語 巒水 圖文直播)“目前新能源汽車動力電池已經歷鉛酸電池、鎳氫電池、液態鋰離子電池,進入三元時代,但是能量密度和安全性仍然不能滿足政府和市場的需求”,汽車創始人、清華學堂講師、工信部培訓中心汽車專家張翔表示,固態電池被日本、中國、美國、歐洲各國、韓國的資本普遍看好,預計到2025年開始小批量進入市場,將成為電動汽車取代燃油汽車的利器,或將成為三元電池的顛覆者

    2月27日,在固態電池技術、智能裝備與市場應用研討會上,張翔發表了題為《為什么固態電池將成為下一代新能源汽車的主流動力電池?》的主題演講,分享了固態電池的最新進展、固態電池的市場格局、車企對固態電池的戰略布局、固態電池面臨的挑戰等。

    固態電池不同固體電解質性能對比

    張翔介紹,聚合物電解質加工成本低、制造工藝簡單,具備較大的商業化應用潛力,但是材料端離子電導率、鋰離子遷移數較小,還需要進一步改進。

    硫化物電解質材料性能最優越,但在材料穩定性和制備工藝方面還需要有所改進,未來運用于固態動力電池的潛力最大。

    晶態氧化物電解質離子電導率處于硫化物和聚合物電解質之間,但制備工藝、加工成本、機械性能差是當前面臨的主要問題。

    LiPON薄膜電解質電導率低和制備工藝成本高是其主要障礙,在小微型電池中具備較大的商業化潛力。

    固態電池的市場格局與企業布局

    在固態電池的市場格局方面,張翔介紹說, 固態電池領域的第一集團軍,日本擁有固態電池專利916件,占比接近一半,領先優勢明顯;美國和中國分別以398件和362件的專利數位居第二、第三。

    在全固態電池專利方面,日本也具有明顯的優勢,豐田擁有固態電池專利252件,數量遠超其他車企與電池企業。豐田汽車2010年,推出硫化物固態電池;2014年,原型固態電池能量密度已達400Wh/kg;2018年,日本投資100億日元,豐田、本田、日產、松下,京都大學、日本理化學研究所等參與研究,計劃2022年掌握全固態電池技術;2019年,與松下合資,為550多萬輛電動汽車供電池,豐田51%股份。

    同時,日本其他消費電子及汽車零部件企業如富士、村田制造所、松下也在固態電池領域有廣泛布局。2018年,日本經濟產業省出資16億日元,聯合國內豐田、本田、日產、松下研發固態電池。

    “目前中國、韓國、 美國在固態電池領域的研發同處于第二梯隊,美國主要以初創公司為主。”張翔表示,韓國LG化學、三星SDI和SK創新同意聯手開發核心電池技術,將成立一個規模1000億韓元基金,將共同投資于研發固態電池;2012年以來蘋果公司就已經積極開始布局全固態電池技術的專利,期待能把固態電池用在iPad、MacBook等設備以及以后將要發展的柔性電子設備上,并為固態電池材料供應鏈開發;通用也在2016年,B輪投資美國麻省SolidEnergy 公司;寶馬也在2017年開始與Solid Power合作開發商業化電動汽車固體電池;德國總理默克爾將計劃撥發10億歐元用于支持一家電池生產商,大眾預計全固態電池可以幫助e-Golf續航里程從300公里上升到750公里,計劃2025年量產全固態電池。此外,2018年,澳大利亞Magnis Resources公司宣布合作伙伴C4V(Charge CCCV)生產出固態電池的原型,計劃于2019Q2開始生產新電池有降低生產成本,不依賴鈷,減少制約因素,可大批量生產的特點。

    中國的固態電池研發則以高校科研院所為主,在固體鋰電池方面論文數量占據第一位。我國對固態鋰電的基礎研究起步較早。1987年科技部發布固態電池863項目。“六五”“七五”期間,中科院將固態鋰電和快離子導體列為重點課題,目前5個研發團隊分別取得了不同進展。北京大學、中國電子科技集團天津18所等院所也立項進行了固態鋰電電解質的研究。國內在進行固態鋰電開發的企業包括CATL、贛鋒鋰業、珈偉股份、江蘇清陶能源、臺灣輝能、中航鋰電、比亞迪、萬向、威馬汽車等。

    其中,清陶能源2002年,研發固態鋰電池;2016年,清陶研究院正式成立;2010年,開發的石榴石結構LLZO固態電解質材料工藝成熟;2018年,36Ah類固態軟包三元動力鋰離子電池通過強制性檢驗。

    贛鋒鋰業2017年,引入許曉雄博士,子公司浙江鋒鋰建設固態電池研發中試生產線;2018年,投資前途汽車1億元;電池研制品通過第三方機構安全檢測。

    比亞迪于2017年,申請了全固態鋰離子電池正極復合材料及全固態鋰離子電池的發明專利。同年,萬向集團菲斯科申請了固態電池專利,可將電動車續航里程提高至800公里,充電時間壓縮到1分鐘。

    2019年,輝能科技在CES以固態電池包獲得創新獎,Edison Awards獲獎者名單第三名。

    固態電池的面臨的挑戰與風險

    在研討會上,張翔還表示,固態電池面臨著固體電解質離子電導率低、固固界面相容性差、機械性能與韌性差、鋰離子遷移動力低等挑戰:離子電導率的高低直接影響了電池的整體阻抗和倍率性能;固體電極與固體電解質界面接觸性差,而界面阻抗大是制約固態鋰電池循環性能的主要瓶頸之一;大部分無機固體電解質屬于陶瓷電解質,機械性能相對較差,較脆易碎;聚合物電解質也存在雙離子同時傳導的問題,離子在固體物質中傳輸動力低,遷移數少。

    張翔還提醒說,新能源汽車市場需求巨大,國內外很多車企、電子科技公司將投資重金研發,但固態電池研發進度不確定,目前多處于實驗室或者中試階段,材料性能研發與性能提升可能不達預期,影響產業化進程。

    并且,如果新興高能量密度電池開發進度超預期,固態電池技術可能存在被替代的風險;如果全球電動化進程不達預期,導致新能源汽車產銷不達預期,會影響動力鋰電池需求。

    此外,全球儲能市場存在不確定性;3C產品保有量處于較高水平,未來固態鋰電池需求可能不達預期。

    (以上內容未經發言者本人審閱,僅供參考。) 

    固態電池技術、智能裝備與市場應用研討會

    【固態電池技術、智能裝備與市場應用研討會】

    2月27日,由電池網(微號:mybattery)、電池百人會(CBHA)、中關村新型電池技術創新聯盟聯合湖南省寧鄉市人民政府、寧鄉高新技術產業園區管理委員會、湖南省先進電池材料及電池產業技術創新戰略聯盟共同舉辦的固態電池技術、智能裝備與市場應用研討會順利召開,來自產學研各界的精英新年首聚湖南寧鄉,懷著對新電池技術的美好期待,共議固態電池專利掌控、技術瓶頸、配套裝備、市場應用等,探索下一代電池技術前行之路。

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      【責任編輯:趙卓然】
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