固态电池“猛料”不断 新能源汽车走向何方?

发布时间:2024-12-03    来源:新能源汽车报   关键词:

据能源圈了解到,随着新能源汽车市场的快速发展,固态电池逐渐成为行业关注的焦点,甚至被认为是纯电动车普及的关键。近年来,各大车企、动力电池供应商,频频抛出关于固态电池新进展的重磅消息。

近日,在新能源领域被认为“鲜有作为”的日本车企本田,突然宣布一则重磅消息,犹如一颗惊雷在行业中炸响。

11月20日,本田召开新闻发布会,首次公开自研全固态电池面向量产化的示范生产线。该试验生产线于2024年春天开始建设,验证设备已安装完毕。本田表示,示范生产线主要将用于全固态电池量产工艺的技术验证,同时还将确定电芯的基本规格,并将针对各道工序的量产技术和量产成本等方面进行验证。

而根据此前本田透露的信息,其将在不远的将来开始量产全固态电池,并在向市场投放的电动车型上进行搭载应用。除应用于新能源汽车外,本田还计划将全固态电池搭载于摩托车和飞机等各类移动出行工具上。

事实上,随着新能源汽车市场的快速发展,固态电池已经逐渐成为行业关注的焦点,甚至被认为是纯电动车普及的关键。毕竟,与锂离子电池相比,全固态电池的性能有了巨大提升,被认为会改变汽车行业的格局。近年来,各大车企、动力电池供应商,频频抛出关于固态电池新进展的重磅消息。

固态电池成车企竞争新高地

进入2024年,固态电池的热度逐渐升温,目前已经有多家车企公布量产时间表。

例如,11月7日,太蓝新能源与长安汽车在重庆联合举办无隔膜固态锂电池技术发布会,双方将联合推出无隔膜固态锂电池技术。根据官方的量产时间表,无隔膜半固态电池计划于2026年进行装车验证/测试,以满足新能源电动汽车的应用需求;无隔膜全固态电池计划于2027年实现批量生产,在特殊领域开展示范性应用。

除了长安汽车,广汽集团在固态电池方面的进展更为迅速。今年4月举办的广汽科技日期间,官方正式发布了全固态动力电池技术,并宣称已初步打通全固态电池全流程制造工艺,取得车规级高安全大容量全固态动力电池量产的关键技术突破,并具有超高能量密度、超高安全性及大容量全固态电芯三大核心优势。官方预计,固态电池将于2026年搭载于昊铂车型。

同样是在今年4月,在智己L6的上市发布会上,智己官方宣布,搭载行业首个量产上车的“超快充固态电池1.0”。根据智己官方发布的信息,该款电池满电超130kWh,单体能量密度达368Wh,CLTC综合续航里程已经突破1000公里,可以实现充电10分钟补充400公里续航里程的补能效率。

此外,蔚来汽车也亮相了150度电的半固态电池。这款由卫蓝能源生产的半固态电池,拥有150kWh的储能容量和337V的额定电压。与100度电的电池版本相比,其重量仅增加了20kg,容量却提升了50%。

面对行业内固态或半固态电池“井喷”般的发展,诸多业内人士给予了高度评价。虽然从目前来看,短期内能够量产上车的通常为半固态电池,但即便如此,也可以称为重大突破。

上海蓝诺新能源技术有限公司总经理韩丽表示,从目前即将量产装车的固态电池来看,从严格意义上而言属于介于固态与液态之间的半固态电池,即迈向固态电池的“中级目标”。但能实现中级目标已经非常值得关注,毕竟大幅减少了造成热失控隐患的液态电解质的用量,从安全性、质量能量密度和体积能量密度等多个指标来看,上述电池产品的确在不断地取得提升。

供应商相继公布重磅技术

除了车企之外,电池制造商自然也不甘落后,宁德时代、比亚迪、国轩高科、欣旺达,甚至包括华为均加紧研发步伐。

11月5日,国家知识产权局公布了宁德时代三项固态电池专利,分别为“改性固态电解质及其制备方法、固态电池及用电装置”“固态电解质膜及其制备方法、固态电池、用电装置”和“固态电池单体及其制造方法”。此外,根据相关报道,宁德时代在今年增加了对全固态电池的研发投入,已将全固态电池研发团队扩充至超 1 0 0 0人。同时,宁德时代目前主攻硫化物路线,在近期已进入20Ah样品试制阶段。

比亚迪在固态电池领域的动作同样不小。近日,中国科学院深圳先进院宣布与比亚迪签署了新能源汽车前瞻技术项目合作协议,双方将聚焦固态电池、锂电辅材等前沿领域,通过联合技术攻关、资源整合与协同创新,共同推动汽车智能化、电动化的发展进程。

此外,国轩高科在互动平台表示,公司拥有专业的固态电池研发团队及专项研发预算,2024年上半年已成功研发出车规级全固态成品电芯“金石电池”,该款30Ah的硫化物全固态电池已成功通过严苛的200摄氏度热箱测试,预计2027年实现小批量生产及装车测试。

除了电池制造商之外,科技巨头华为也在固态电池领域取得了一定的进展。11月5日,华为公布了一项硫化物固态电池发明专利,名称为“掺杂硫化物材料及其制备方法、锂离子电池”。根据专利摘要,本实现方式公开的掺杂硫化物材料可以作为硫化物固态电解质应用在锂离子电池中,解决了金属锂负极与硫化物电解质界面的副反应问题,使得锂离子电池具有较长的使用寿命。

如今,固态电池正在迎来一场“全民狂欢”,各路选手纷纷“上桌”,这也意味着固态电池正在逐渐成为新能源汽车领域竞争的新“战场”。

固态电池欲速则不达

11月6日,工信部就《新型储能制造业高质量发展行动方案》(征求意见稿)公开征求意见,其中明确提到,重点布局储能用固态电池。

同时,我国在固态电池领域不断涌现出的新成果,也反映了固态电池技术在电池行业中的重要性和发展潜力,固态电池正在以其独特的优势成为市场的宠儿。

但值得注意的是,当前固态电池产业的发展仍然处于发展初期,存在多种技术路线的并存与探索。

从固态电解质的化学组成来划分,全固态电池主要分为三种体系:聚合物型、氧化物型和硫化物型。聚合物电解质以其良好的负极界面相容性和较低的剪切模量著称,但受限于较低的离子导电率和较短的循环使用寿命;氧化物电解质则以其宽广的电化学窗口、卓越的热稳定性和空气稳定性脱颖而出,尽管它们的柔韧性不足;硫化物电解质则因其出色的电导率和热稳定性而受到青睐,但它们对水分的敏感性是一个需要关注的问题。这三种电解质各有其特点和局限性,选择合适的材料体系对于全固态电池的性能至关重要。

此外,当前固态电池的技术发展仍然有很大的提升空间。

此前,宁德时代董事长曾毓群表示,固态电池距离成熟量产还有一段距离:“如果用数字1到9,表示固态电池的技术和制造成熟度,1是刚开始涉及这一领域,9是技术成熟,可以投入大规模生产。当前行业最高水平只到4左右,只是做出了一些器件样品,进行了一些实验验证。这些器件的使用,有很多边界条件。这意味着这些器件还无法投入市场应用。”

比亚迪弗迪电池有限公司首席技术官孙华军同样表示,全固态电池的大规模量产还有比较长的路要走。“固态电池从实验室样品放大到汽车用动力电池,会出现很多问题。例如固态电池需要在高压条件下保持电池材料紧密接触,实验室对样品施加的压力主要是上下两个方向,在实际的电池应用中,有些材料处于电池中部,它的膨胀变形是多个方向的,很难约束。” 孙华军如 是说道。

中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高也指出,固态电池欲速则不达,需要企业循序渐进,先解决电解质问题,然后解决负极问题,再解决正极问题。最开始固态电池能量密度可能没有想象中高,但可以提高电池安全性、简化热管理,最终目标还是要在2030年实现固态电池的大规模产业化。

事实上,固态电池产业化的最大难点在于技术和成本。技术上,固态电池的生产工艺复杂,需要解决材料选择、电解质稳定性、界面电阻等多个问题;成本上,由于生产工艺复杂、材料成本高以及生产规模相对较小,固态电池的成本也远高于液态电解质电池。

固态电池是规则的改变者?

无论是车企,还是动力电池制造商,扎堆固态电池领域,显然证明了固态电池具备的特殊优势。

相较于传统电池,全固态电池采用固态电解质取代液态电解液,显著提升了能量密度,部分产品能量密度可达500Wh/kg,远超当前液态锂电池200~300Wh/kg的水平。这一进步意味着在相同体积下,全固态电池能够提供更多的能量,同时减小了电池的体积。

安全性方面,全固态电池展现出更高的热稳定性和不易燃特性,没有液体泄漏的风险,极大地降低了电池在高温下自燃和爆炸的危险。此外,固态电解质的化学稳定性受环境温度影响较小,使得电池在碰撞和挤压情况下的稳定性更高,起火概率显著降低。

可以想象,未来当固态电池逐渐成熟并走进市场,很可能将进一步促进新能源汽车的发展。正如株式会社本田技术研究所代表取缔役社长大津启司所说的那样:“全固态电池作为一项创新技术,将会成为纯电动时代游戏规则的改变者。电池作为电动化的关键因素,正在取代支撑汽车发展至今的发动机。”

资讯来源:新能源汽车报

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