長期以來,固態電池一直被視為一種突破當今電動汽車性能限制的方法。
當前車企搭載的主流產品均為傳統鋰離子電池,主要由正負極材料、電解液和隔膜組成。正負極材料決定了電池的容量,電解液及隔膜作為傳輸鋰離子的介質。
固態電池則是使用固體電解質,替代了傳統鋰離子電池的電解液和隔膜。能大幅降低熱失控風險,安全性更好;通過采用金屬鋰負極,能將電池能量密度提升70%以上。
與液態鋰電池相比,固態鋰電池具有更高能量密度及更安全等優勢,被業界認為是鋰電行業的未來最高技術路線。
另一方面,固態鋰電池現階段仍有諸多技術障礙亟待突破,例如在電池循環的過程中,固固界面容易接觸不良,這也導致了固態電池量產難度加大;快充性能并不佳、制備工藝復雜、價格高昂等。
因此市場預計,全固態電池規模化量產至少需要5-10年時間。
根據產業鏈調研,固態電池將在2025年逐步實現商業化,在2030年成為動力電池主要技術路線。在此背景下,世界上主要國家均在大力布局該領域,主要分布于歐、美、中、日、韓,共有53家企業在布局研發固態電池,其中大約9家專注從事硫化物固態電池。
1、中國
目前氧化物固態電池在中國比較盛行,氧化物固態電池水平屬于全球領先。
宣稱做固態電池企業的有很多,如臺灣輝能、江蘇清陶、北京衛藍、贛鋒鋰業、寧德時代、國軒高科、無錫海特、上汽等。前四家離產業化比較接近,已經建成至少是中試規模實驗線,并有產品出廠應用于無人機,開始商用。
2、日韓
日本國家策略投入非常大,舉全國之力,聯合日本38家機構,推進硫化物全固態電池產業化。
日本科技省(低碳新能源項目,2013-2022每年投入15億日元支持研發)和新能源研發機構(2016-2022每年30億日元;2018-2022年solid ev項目,18年單年投入18億日元)共投入三個項目,預計硫化物全固態電池在日本動力電池市場的滲透率,2025年、2030年分別達到50%、95%。
目前豐田、松下、日立等都有展出硫化物全固態電池樣品,對外宣稱2025年硫化物全固態電芯量產。
韓國主要有三家,現代、LG化學、三星。三星2020年3月份時候在Nature Energy上發表了60攝氏度下1000多循環的硫化物全固態電池,用銀碳復合的無鋰負極材料,這也是目前公開數據中最好的硫化物全固態電池。
3、歐美
歐洲主要是德法英,車企推動為主。如英國戴森,德國寶馬和大眾。
美國battery 500項目是國家層面政策最大支持,包括硫化物先進設計、電芯設計等等。其中初創企業比較突出,包括Quantum Scape、SolidPower、Cymbet、Polyplus、24M、Sakti3等。
很明顯,固態電池領域已經進入競爭白熱化階段,電池企業、車企、投資機構、科研機構等在資本、技術、人才三方面進行博弈。