大数跨境

新能源产业系列研究二:固态电池的技术路线演进

新能源产业系列研究二:固态电池的技术路线演进 CCID苏州赛迪
2024-08-30
3
导读:传统锂离子电池包括正极、负极、电解液、隔膜四大组成部分,而固态锂电池是一种采用固体电极和固体电解质的锂离子电池,不使用有机电解液和塑料类高分子隔膜,电池负极未来可以用锂金属替代石墨和硅作为原材料,



传统锂离子电池包括正极、负极、电解液、隔膜四大组成部分,而固态锂电池是一种采用固体电极和固体电解质的锂离子电池,不使用有机电解液和塑料类高分子隔膜,电池负极未来可以用锂金属替代石墨和硅作为原材料,可凭借其能量密度、快充性能、宽工作温域及高安全性等多重优势,未来在新型储能、新能源汽车等应用端实现加速渗透。



01

从半固态到全固态电池
按照电解质固液比例的不同,固态电池可简单分为半固态、准固态和全固态三种,固态电解质比例依次上升。

 技术演进角度三者在电解质状态、能量密度、生产工艺、成本、应用领域和充放电性能等方面都存在明显区别。基于能量密度和安全性两大核心性能的逐步提升,固态电池按半固态-准固态-全固态路线演进。

 产业化角度,半固态电池基于高安全性、与现有产线的高兼容性以及良好的经济性,成为当下液态电池向全固态电池过渡的最优选择,率先实现了商业化。

02

电池材料演进

 固态电解质是固态电池的核心组成部分,可同时作为电池的隔膜(传统隔膜取消)以及电解质,目前主要分为聚合物、氧化物、硫化物三大路线。其中,氧化物固态电解质对水氧不敏感且电导率适中,在热稳定性与电化学窗口高、材料价格低的优势加持下,成为国内团队的主流选择;硫化物路线主要为海外企业所青睐。

 固态电池正、负极材料与液态锂电池选择类似,其中正极材料主要沿用磷酸铁锂与高镍三元路线,正在向超高镍、富锂锰基、高压尖晶石镍锰酸锂等高能量密度的新型材料迭代升级。

 固态电池负极材料主要是已成熟的石墨等碳材料负极技术,但比容量偏低,升级方向为硅基材料或锂金属负极;硅负极理论比容量比石墨高近10倍,但在吸收锂离子时体积膨胀巨大,导致电池快速衰减;金属锂具备较高的理论比容量和较低的负电极电位,但成本较高、安全性较差。

03

现状及展望

 电池向着固态方向发展,已经成为市场公认的技术路径。但目前全固态电池由于材料、工艺、成本等方面的因素,量产时间在2027年左右,作为这段时间的过渡,半固态电池开始成为储能产品最佳的选择。

 2024上半年半固态电池累计装机达2.15GWh,渗透率达1%,边际变化明确,全年装机量有望超过5GWh。预计到2030年全球固态(含半固态)电池的出货量将达到614.1GWh,在整体锂电池中的渗透率预计在10%左右。
 目前全球核心固态电池产业区域为欧美、日韩和中国。其中,欧美国家主要以自主研发固态电池技术的创业型公司为主;日韩以传统车企与电池企业合作开发为主;中国企业研发投入巨大,一般以科研机构或院校为支撑,产业化进程较快。


赛迪电子能源研究中心 曹宇


迪电子能源
电子能源研究中心是苏州赛迪公司立足苏州、面向长三角、辐射全国的电子信息及新能源产业研究单元,也是中国电子信息产业发展研究院(赛迪研究院)进一步提升强化服务地方政府决策支撑能力的业务承接和实施部门。
研究中心秉承1+3+4+N即“一使命引领,聚焦三方向,支撑四平台,N项精品项目驱动”的战略蓝图,推动苏州市及长三角区域新能源与集成电路产业发展。研究中心深耕产业前沿,面向长三角广阔市场,紧密对接北京赛迪智库,为地方政府机构及相关企业提供高价值战略规划、产业咨询、会议会展、热点事件研判、产业招商指引、重点项目实施等服务。





【声明】内容源于网络
0
0
CCID苏州赛迪
赛迪工业和信息化研究院集团(苏州)有限公司是工业和信息化部中国电子信息产业发展研究院在长三角区域的唯一综合性分支机构。围绕建设长三角一流高端智库的目标,苏州赛迪坚持数字化和信创两条业务主线,提供“产业研究-产业赋能-产业集聚”一体化服务。
内容 511
粉丝 0
CCID苏州赛迪 赛迪工业和信息化研究院集团(苏州)有限公司是工业和信息化部中国电子信息产业发展研究院在长三角区域的唯一综合性分支机构。围绕建设长三角一流高端智库的目标,苏州赛迪坚持数字化和信创两条业务主线,提供“产业研究-产业赋能-产业集聚”一体化服务。
总阅读160
粉丝0
内容511