作為已經(jīng)被業(yè)界公認(rèn)的下一代先進(jìn)電池，全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)被全球主要汽車與電池生產(chǎn)國上升到戰(zhàn)略高度。
根據(jù)不同的電解質(zhì)類型，固態(tài)電池主要包括聚合物、氧化物、硫化物三種技術(shù)路線。具體選擇哪種路線來制造全固態(tài)電池?頭部企業(yè)似乎已經(jīng)有了答案。
據(jù)電池中國了解，目前包括Solid Power、豐田、松下電池、三星 SDI等海外企業(yè)，均選擇硫化物路線研發(fā)全固態(tài);國內(nèi)來看，包括寧德時代、億緯鋰能、國軒高科、蜂巢能源、廣汽等企業(yè)也錨定了硫化物路線。
業(yè)內(nèi)人士分析指出，硫化物電解質(zhì)離子電導(dǎo)率最高，電化學(xué)窗口寬，柔度和可塑性好，或最終成為全固態(tài)電池主要路徑。但需要指出的是，硫化物電解質(zhì)生產(chǎn)要求高，且硫化鋰前驅(qū)體昂貴，仍是制約其商業(yè)化的主要障礙。
值得注意的是，在全球都在加大全固態(tài)電池領(lǐng)域投資、研發(fā)的當(dāng)下，中國正逐步建立全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈。
01
多家電池企業(yè)公布全固態(tài)電池量產(chǎn)時間表
今年以來，對全固態(tài)電池的關(guān)注度陡然增溫。就連之前對全固態(tài)電池不太樂觀的寧德時代，也改口了。今年年初，寧德時代董事長曾毓群在接受媒體采訪時，還曾對固態(tài)電池即將商業(yè)化的說法持質(zhì)疑態(tài)度。彼時，豐田稱固態(tài)電池最早將于2027年投入使用，但曾毓群表示，電動汽車固態(tài)電池距離商業(yè)化還有數(shù)年時間，這項技術(shù)還不夠完善，缺乏耐用性，且仍然存在安全問題。
然而，今年6月，寧德時代在接受投資者調(diào)研時表示，如果用技術(shù)和制造成熟度作為評價體系(1-9打分)， 寧德時代全固態(tài)電池研發(fā)項目目前處于4的水平，目標(biāo)是到2027年達(dá)到7-8的水平，有望實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池小批量生產(chǎn)。
“目前沒有任何一種固態(tài)電解質(zhì)是十全十美的，(但)硫化物路線或率先突破。”寧德時代儲能事業(yè)部CTO許金梅表示。值得注意的是，寧德時代首席科學(xué)家吳凱今年早些時候也透露，寧德時代2027年小批量生產(chǎn)全固態(tài)電池機(jī)會很大，硫化物路線進(jìn)展較快，并已建立10Ah級全固態(tài)電池驗證平臺。
據(jù)了解，目前全固態(tài)電池在固固界面、鋰金屬負(fù)極、固態(tài)電解質(zhì)、制造工藝等維度仍面臨挑戰(zhàn)，寧德時代已經(jīng)在高比能、長壽命正極，高性能鋰金屬負(fù)極，以及干/濕法極片制備和電芯一體化成型工藝等維度有進(jìn)展。
今年6月，億緯鋰能也曾透露，公司在全固態(tài)電池電解質(zhì)路線上，選擇了硫化物和鹵化物復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)路線，預(yù)計2026年將突破生產(chǎn)工藝，推出全固態(tài)電池，并在2028年推出能量密度高達(dá)400Wh/kg的全固態(tài)電池。
5月，國軒高科對外發(fā)布了公司自主研發(fā)的全固態(tài)電池產(chǎn)品——“金石電池”，該電池采用了硫化物電解質(zhì)路線，基于對硫銀鍺礦型材料的微納化處理(D50不超過500nm)，其電解質(zhì)可實(shí)現(xiàn)超過10mS/cm的高電導(dǎo)率。據(jù)國軒高科介紹，其30Ah全固態(tài)電芯可實(shí)現(xiàn)350Wh/kg的質(zhì)量能量密度，800Wh/L的體積能量密度，電芯體系循環(huán)次數(shù)則可達(dá)3000次以上。
此外，廣汽集團(tuán)今年4月發(fā)布了能量密度達(dá)400Wh/kg以上的全固態(tài)電池，計劃于2026年首先搭載于其昊鉑車型。據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析，廣汽或采用了硫化物電解質(zhì)。去年10月，豐田汽車和日本出光興產(chǎn)石油公司共同宣布，爭取2027至2028年使全固態(tài)電池進(jìn)入實(shí)用化階段，亦采用硫化物固態(tài)電解質(zhì)，這種固態(tài)電解質(zhì)能實(shí)現(xiàn)大容量、大功率等特性。
02
產(chǎn)業(yè)鏈逐步跟進(jìn)，硫化物全固態(tài)量產(chǎn)可期
據(jù)報道，上個月歐陽明高院士工作站在全固態(tài)電池中的關(guān)鍵材料——“硫化物電解質(zhì)”的研發(fā)中，已經(jīng)取得階段性進(jìn)展：研發(fā)的納米級“硫化物電解質(zhì)”即將進(jìn)入量產(chǎn)階段，目前正在規(guī)劃一條年產(chǎn)百噸級的中試線。中試線運(yùn)行順利后，2026年前，歐陽明高院士工作站還會建設(shè)一個千噸級的量產(chǎn)線。
作為國內(nèi)電解液頭部企業(yè)之一，據(jù)悉天賜材料Li2S與硫化物電解質(zhì)將于今年完成實(shí)驗室中試，規(guī)劃未來兩年實(shí)現(xiàn)中試及量產(chǎn)。
當(dāng)升科技在投資者互動平臺表示，該公司已系統(tǒng)布局硫化物、氧化物、聚合物等主流固態(tài)電池用關(guān)鍵材料技術(shù)路線。未來，當(dāng)升科技會根據(jù)市場情況和客戶需求持續(xù)推進(jìn)固態(tài)鋰電材料生產(chǎn)及銷售。
據(jù)悉，容百科技已經(jīng)布局離子電導(dǎo)率>10mS/cm，對空氣穩(wěn)定性>75%，粒徑<700nm的硫化物固態(tài)電解質(zhì)，以及適配全固態(tài)電池的電容量>207mAh/g、效率>86%、壓實(shí)密度>3.6g/cc三元正極材料。
容百科技研發(fā)體系總裁李琮熙表示，為實(shí)現(xiàn)硫化物系全固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化，就需要讓基礎(chǔ)原料硫化鋰的價格持續(xù)降低才可以。此外，在全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化道路上，還需要攻克固態(tài)電解質(zhì)與正負(fù)極材料間的界面問題、固態(tài)電解質(zhì)的合成問題、固態(tài)電池制造工藝多個技術(shù)難題。
值得一提的是，今年以來，多家電池產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)在核心工藝、先進(jìn)設(shè)備研發(fā)等維度持續(xù)取得進(jìn)展，相信結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)，以及在全行業(yè)積極投入推動下，全固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化有望提前到來。
