全固態電池三大技術路線，誰將最終勝出？

時間:2024-04-22 18:17來源:綠研院 作者:子蕊
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近年來，憑借高密度、更安全性、壽命長等優點，被認為是“最具潛力的下一代鋰電池技術”的固態電池受到市場關注，最新消息不斷。
 
今年3月16日，中國科學技術協會主席萬鋼在中國電動汽車百人會論壇（2024）上表示：“當前全固態電池在能量密度、安全性、寬領域和高環境適應方面較傳統的業態電池具有明顯優勢，能夠更好支撐新能源汽車在全氣候、全場景、高安全使用的需求，它是當前新一代新能源汽車發展的重要方向。”不過，他也提出，全固態電池還需要進一步深入研究才能走上產業化。
 
據不完全統計，寧德時代、億緯鋰能、衛藍新能源、清陶能源、贛鋒鋰業、蜂巢能源、國軒高科、孚能科技、力神電池、正力新能、LG 新能源、SK On等電池企業，以及北汽、吉利、東風、蔚來、上汽、長安、廣汽、寶馬、大眾、豐田、日產、福特等車企，都在進行固態電池技術的研發，并加快產業化落地。
 
那么，全固態電池有哪些技術路線，未來將如何發展，接下來就來了解一下：
 
固態電池的三大技術路線
 
據了解，根據電解質的不同，目前固態電池主要有三大技術路線，分別為聚合物、硫化物和氧化物。其中，聚合物電解質屬于有機電解質，而后兩種屬于無機電解質。
 
整體來看，中國企業以氧化物路線為主，日韓企業多采用硫化物固態電解質技術路線，歐美企業則在三種路線的選擇上更為均衡。
 
三種技術路線各有優缺點，具體來看：硫化物電解質的電導率最高，潛力較大。但由于熱穩定性差，使得制備工藝復雜且成本較高；聚合物電解質易于加工，與現有液態電解液的生產設備、工藝較為兼容，且成本低。但其電導率較低、穩定性較差，潛力有限；相較于其他兩類，氧化物電解質的電導率介于聚合物和硫化物之間，兼具機械穩定性和電化學穩定性，成本也有優勢。
 
綜合考慮制備難度、成本等因素，氧化物電解質的產業鏈已基本成熟。初創公司已經開始進入量產階段，代表性電池企業包括衛藍、清陶、贛鋒鋰電等。因此，氧化物被認為是目前最容易實現規模化量產的固態電解質。
 
綠研院注意到，近期，多家企業和科研院所公開了各種在全固態電池領域的最新動態：
 
藍海華騰司投資的高能時代硫化物全固態鋰電池研發進展順利，目前已經完成20Ah級全固態電芯A樣開發，同時公司正在搭建中試線，預計2024年底可以實現5Ah以內小電芯量產。
 
4月8日，中國科學院青島能源所武建飛、高靜、袁勛、高源等在《ACS應用材料與接口》發表論文，該團隊解決了硫化物全固態電池疊層工藝的行業痛點及瓶頸問題，打通了硫化物全固態電池的大型車載電池制作工藝的最后一道難關，在硫化物軟包電池疊片技術上取得關鍵性突破。
 
當升科技4月19日在投資者互動平臺表示，公司已系統布局氧化物、硫化物、聚合物等主流固態電池用關鍵材料技術路線。未來，公司會根據市場情況和客戶需求持續推進固態鋰電材料生產及銷售。
 
全固態電池何時產業化？
 
今年1月22日，中國科學院院士、清華大學教授歐陽明高表示，全固態電池是公認的下一代電池的首選方案之一，被列入中國、美國、歐盟、日韓等主要國家的發展戰略，也成為下一代電池技術競爭的關鍵制高點。2030年左右全固態電池產業化突破的可能性極大，中國電池產業需要敲響警鐘。
 
“只有全固態電池需要我們聯合起來攻關，也只有全固態是我們面對的威脅和挑戰。我們（的電池產業）現在已經是全球領先了，我們不想被顛覆，但是因為全固態有這種顛覆性的潛力，我們還存在風險，（雖然）還不是現實。”歐陽明高表示。
 
歐陽明高認為，全固態電池相較液態電池具備顛覆性的技術潛力，一是高安全性，二是高能量密度，三是高功率特性，四是溫度適應性好，五是材料選擇范圍更廣。
 
目前，全固態電池已開始成為國家之間競爭的新方向。據歐陽明高介紹，日本是舉國家之力推動全固態電池商業化，擁有官—產—學聯盟，豐田、本田、日產目前在全球，既研發全固態電池又生產整車，在電池與整車性能匹配結合方面比較有優勢，其中豐田做的最早也最深。韓國三大電池廠LG新能源、三星SDI和SK On，在全固態電池方面也都取得了實質性的進展。
 
“全固態電池產業化仍然面臨一系列的科學難題，需要從關鍵材料、界面、復合電極、單體電池不同層面進行解決。比方說材料層次，硫化物電解質化學穩定性、空氣穩定性很差，批量生產很難，基礎硫化鋰很貴，我覺得首先要把這個價格壓下去。”歐陽明高說。
 
“現在如果做全固態電池，那么從原料到基材生產、電芯/電池包裝配、電池生產應用到電池回收，全生命周期的產業鏈都會造成巨大的沖擊”，歐陽明高還表示，中國全固態電池的研發目前來看認識還不統一、力量比較分散、產學研不協調，需要聯合起來建立協同創新平臺，共同突破全固態電池產業化的關鍵技術。
 
4月10日，中國科學院院士、南開大學副校長陳軍在第十二屆儲能國際峰會暨展覽會上指出，“全固態電池已成為全球電池科技的競爭焦點，以固態電池為核心的電動汽車有可能改變未來產業布局。我國有望在1至2年內，攻克600Wh/kg氧化物/聚合物復合電解質固態電池研發。”
 
為了更好地促進電池工程師之間的交流，助力新能源產業技術進步和轉型升級，賦能新質生產力發展，中國電子節能技術協會電池專業委員會、北京綠色智匯能源技術研究院將于5月11-12日在深圳召開“第三屆中國電池工程師年會暨新能源行業新質生產力發展論壇”，共同探討應對“新三樣”出口新問題、新型電池材料體系、關鍵創新技術及應用領域等問題。屆時，將對《全固態電池材料選擇與技術路線》等話題進行探討，歡迎掃碼下方海報中二維碼進行咨詢！   

 
(責任編輯：子蕊)
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