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中国车企半固态领先！但绝不可沾沾自喜

亚化储能

2023-10-10

导读：重量减轻一半，续驶增加80％，成本降40％，不爆燃……能解决安全、续驶等多重焦虑的全固态电池，正在从幕后走向前台，上车之旅进入倒计时。

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关注储能材料前沿

重量减轻一半，续驶增加80％，成本降40％，不爆燃……能解决安全、续驶等多重焦虑的全固态电池，正在从幕后走向前台，上车之旅进入倒计时。

近日，上汽集团宣布与清陶（昆山）能源发展股份有限公司联合投资10亿元设立合资企业，致力于打造超高性价比的新一代固态电池。

按照规划，第二代固态电池2024年量产上车，液体含量将降至5％以下；2027年推出全固态电池，实现“10万辆级”的大规模量产装车。同期，恩力动力与软银公司也发布了联合开发的硫化物全固态锂金属电池，实测能量密度达到300Wh/kg。

上汽和清陶联合开发的第一代固态电池

近年来，固态电池领域吸引了丰田、大众、宝马、奔驰、比亚迪、广汽、东风、蔚来、高合、赛力斯等车企纷纷涌入。

那么，全固态电池如今处于什么发展阶段？距离上车还有多远？还有哪些瓶颈有待突破？我国固态电池的国际竞争力究竟如何？这一系列问题都在随着固态电池上车的临近而逐渐清晰。

未来10年是行业角逐关键期

据清陶能源总经理李峥介绍，2022年上汽与清陶成立固态电池联合实验室，第一代固态电池已完成装车试验，单体能量密度达368Wh/kg，相比磷酸铁锂提升1倍以上，最大续航1083公里，充电10分钟增加续航400公里。

上汽通用五菱智能平台首席技术官邵杰认为，目前固态电池全球竞争日益加剧，国内企业不得不加速开发，称其为“倒计时”毫不为过。上汽通用五菱在广西建立了固态电池实验室，推动固态电池加速上车应用。

2022年小鹏汽车投资50亿元成立了科技公司主攻固态电池，准备在2027年推出量产上车产品。

华东汽车新材料技术研究院研究员林澍文说，全固态电池的上车已开启倒计时，未来10年是全固态电池研发应用的关键机遇期。

技术、成本瓶颈阻碍规模化发展

尽管全固态电池拥有诸多优势，但一些技术瓶颈、生产工艺等问题仍未解决。

林澍文称全固态电池的正极、负极、电解质化学组成及其物理、力学性质尚需改进，材料的兼容性、界面稳定性有待提升，电池安全管理技术尚不够成熟，固体电解质导电率差，锂金属枝晶存在安全隐患等问题，这些都是亟待突破的技术瓶颈。

另外，全固态电池对生产工艺、质量控制、材料性能、工程化应用等也有更为严格的要求，短期内很难批量生产，但不排除在一些特定领域可以实现小批量示范应用。

“除了技术问题，成本问题也是全固态电池规模化应用的一道坎儿。”西北工业大学新能源应用技术研究中心研究员于冬生表示，现阶段全固态电池较液态锂电池成本高30％以上。

固态电池国际竞争形势严峻

固态电池作为最具潜力的新赛道之一，全球竞争也日趋激烈。固态电池的开发主要有三种技术路线，硫化物、聚合物、氧化物。固态电池的研发力量目前主要集中在五大国家和地区：中日韩美欧。

资料来源：中科院物理研究所、华泰研究

氧化物技术路线主要分布在中国和美国，代表企业包括辉能、TDK、丰田、清陶、卫蓝、Quantum Scape等。

例如美国Quantum Scape公司是与大众合作，研发的全固态氧化物电池15min充电80%，能量密度380-500Wh/kg，800循环后保持80%容量，预计2024年下半年量产。

清陶采用LLZO和LLTO作为固态电解质材料，2018年建成首条0.1GWh 产线，2020年1GWh固态锂电池项目建成投产，已搭载在哪吒U、北汽蓝谷展示车上，与上汽集团合作开发的半固态电池也将在2024年智己品牌新车上搭载。

硫化物技术路线主要分布在日韩和美国，代表企业包括宁德时代、松下、丰田、日产、三星、LGC、美国 Solid Power等。

丰田从2012年开始研发固态电池，截至2022年3月底拥有固态电池相关专利1331项，专利数量居全球首位。2019年丰田宣布与松下合作推动固态电池产业化，规划最早2025年装车硫化物固态电池，据称该电池电量从零到充满仅需15min，使用30年后仍可保持90%的性能。

宁德时代今年上半年发布了凝聚态电池，据首席科学家吴凯介绍，单体能量密度可达500Wh/kg。相较于研发半固态电池，宁德时代偏向于硫化物电解质的开发，同时非常重视通过电池结构创新提升整体性能。

聚合物技术路线主要分布在欧洲和美国，代表企业有法国Bollore、美国Ionic Materials、Solid Energy和Seeo等。

聚合物固态电池目前在法国已有装车。法国Bollore旗下的子公司Blue Solutions在2012年就开始建立第一条PEO基聚合物固态电池的生产线，并首先应用在Bollore的共享电动汽车Blue Car上，后逐渐扩展至电动大巴Bluebus上，之后又与戴姆勒合作，为大巴eCitaro提供固态电池。

Bollore公司聚合物固态电池循环次数可达3000次，电芯能量密度超过250Wh/kg，但是需要在50-80°C温度区间使用，商业化应用难度较大。

固体电池能力密度可达400-500Wh/kg

目前，全固态电池无论选择哪种技术路线，都有相应的技术与成本难点有待克服。短期内实现全固态电池的量产仍有难度，而选择从半固态到全固态的渐进式技术路线则较为现实可行。

国外企业多选择开发全固态电池，而中国企业相对务实，优先选择半固态，然后逐步过渡到全固态，而半固态在国内已经迎来量产装车阶段。

不过国内企业应该清醒认识到，技术创新正在成为全固态电池领域竞争的制高点，各国都在大力进行固态电池专利布局，日韩欧美等国在全固态电池技术上的领先储备不容小觑。

因此，国内的产业界、研究机构在兼顾半固态的前提下，应该加大投入全固态技术的基础研究，更加重视专利布局，唯有此才能在未来全固态市场竞争中拥有更多话语权，为抢占全固态电池市场奠定坚实基础。

文章来源：新能源化工材料

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固态电池是指采用固态电解质代替有机液态电解液的电池，由2019年诺贝尔奖得主—“锂离子电池之父”古迪纳夫(Goodenough) 倡导而逐渐得到产业界认可。Goodenough教授认为，无论从性能、成本还是安全性考虑，全固态电池都将是最终电池解决方案。业界认为，液态电解质中加入固态成分的半固态电池有望成为过渡的中间路线，优先实现产业化。

国务院《新能源汽车产业发展规划2021-2035年》提出加快固态动力电池技术研发及产业化。据报道，2023年上汽和清陶联合开发的第一代固态电池已完成装车试验，单体能量密度每千克368瓦时，相比磷酸铁锂电池能量密度提升100%以上，测试车辆最大续航里程达到1083公里。

在固态电解质材料体系研发中，日韩企业较多选择硫化物体系，丰田积极推进硫化物全固态电池量产，而国内和欧美企业倾向选择其他固态电解质。氟离子电池等非锂离子固态电池体系也成为研究热点。

亚化咨询研究数据显示，2022年中国电解液出货量89.1万吨，占全球85%。铝塑膜是固态电池的关键材料之一，技术壁垒高。2021年铝塑膜国产化率为25%左右，国产替代空间广阔。半固态电池的商业化转折点有望出现在2024-2025年。固态电池的发展将对传统电解液(电解质)市场产生颠覆性影响，也将驱动新型电池体系和关键材料的市场需求。

半固态与全固态电池政策与市场趋势如何？关键材料技术进展与应用前景怎样？材料产业发展将面临哪些机遇与挑战？

2023固态电池与关键材料前沿论坛将于11.08日在苏州召开。会议将探讨不同路线的半固态与固态电池及关键材料竞争力前景，以及前沿技术的产业化进程。

会议主题

如果您有意向参与演讲、赞助或参会，欢迎您与我们联系：赵经理19121570541（微信同号）

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