随着新能源汽车产业的蓬勃发展,固态电池作为下一代电池技术的代表,正逐渐成为行业关注的焦点。
据外媒报道,1月4日,大众集团旗下电池子公司PowerCo近期完成了对QuantumScape 固态电池的耐久性测试,测试数据表明最新固态电池样品可在1000次100%DoD循环后实现95%的容量保持率。固态电池再现新进展,突破循环寿命瓶颈,它与我们之间的距离还遥远吗?
何谓固态电池?
所谓固态电池,其实本质上还是锂电池。主要区别是用固态电解质来取代原本的液态电解液,并且还一并取代了液态电池中用来隔绝正负极的隔膜。
因此,固态电池准确的说叫做固态锂电池,所以根据固态电池使用的正负极材料,还是可以把它归类到三元锂或者磷酸铁锂电池中。
固态电池产业链可以分为上、中、下游三个环节。上游环节主要包括原材料供应商,如正负极材料、固体电解质、隔膜等;中游环节为固态电池制造商,负责将上游原材料加工成固态电池;下游环节则包括新能源汽车、消费电子等应用领域。
与传统锂离子电池相比,固态电池的能量密度更高,能大大提高续航里程;且固态电池不怕“冻”,在零下40度-100度之间,电池的性能基本没有差别,解决了冬季续航打折的难题。
另外,由于降低了液体电解质泄漏和易燃性的风险,固态电池的安全性更高,且相较于液态电池,固态电池的电解质化学稳定,使用寿命更长。
在众多优势之下,业内人士也普遍认为:“固态电池普及之日,就是燃油车退出历史舞台之时。”但其实,这也只是目前的一个空想,为何,因为其产业化进程仍面临诸多问题和挑战。
产业化进程任重道远
固态电池成本仍相对较高。正极材料或采用高镍三元、富锂锰基等,负极或将搭载硅负极、
金属锂等,正负极材料成本明显提升。
同时,电解质难以轻薄化、且部分需要搭载金属元素,成本亦有提升。
此外,制造成本方面,部分电解质体系对于水分等较敏感,有些制造和后处理环节中需要依赖于惰性气体或干燥室,整体生产成本较液态电池有所提升。
据中邮证券测算,目前固态电池较液态电池成本高出30%以上。预计半固态电池规模化量产后,成本比液态锂电池高10%-20%。
抛去成本,另一个需要突破的就是技术问题,全固态电池目前仍有不少的技术瓶颈。汽车动力电池企业无论是宁德时代还是松下LG,其实都有固态电池的相关研发工作。但现有工艺条件下生产的固态电池成本非常高,而重新投入能生产固态电池的生产线需要巨大的资金,所以大家普遍的共识就是,再等等。
规模化:有望解决难题
市场普遍认为,规模化是固态电池降低成本的最佳策略之一。
Joscha Schnell,Célestine Singer等在《Prospects on production technologies and manufacturing cost of oxide-based all-solid-state lithium batteries》中以氧化物体系固态电池为例,对产能分别为1MWh和10GWh的条件下进行了生产成本测算:量产电池的成本相比于未量产时降低了65倍,具有更理想的价格。
国信证券分析认为,中期来看,伴随高性能液态电池和半固态电池行业规模持续扩大,固态电解质、硅基负极等材料价格有望加速下行,同时规模扩大后产线运行经验更为丰富、产线良率有望达到90%以上,届时测算得到半固态电芯的单位总成本约为0.50元/Wh;远期来看,全固态电池有望搭载锂金属负极、电解液也将全部被替换为固态电解质,测算得到届时全固态电芯单位总成本约为0.78元/Wh。
仍需要时间
全固态体系的电解质材料研究目前尚处于探索阶段,技术尚未成熟,短期内难以实现大规模的商业化,前进之路任重道远。
当前,生产工艺与液态电池差别大,生产程序不同,需要购置大量新的工艺设备,这也是加快产业化进程的阻碍之一。
东吴证券分析认为,比如宁德时代重点布局的硫化物全固态路线,尽管已有高能量密度的固态电池实验样本,但距离实现商业化可能仍需5年以上时间。
中邮证券也认为,固态电池当前处于起步阶段,产业化仍需时间。
小结:
固态电池是公认最具前景的新一代动力电池,几乎所有的动力电池企业以及车厂都在加速布局,期待能在固态电池时代把握市场主动权。但是,其商业化进程却并不顺利。现阶段商用价格近,但普惠距离很远,前行之路仍任重道远。
参考:
固态电池商用在即,但与我们无关
固态电池是个啥?它不是一个新玩意
固态电池的战争|深度
原文标题:资本 | 我们关心固态电池,然后呢?
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