近期,随着智己、广汽、中科院和太蓝新能源等企业固态电池相关技术的突破,以及宁德时代对全固态电池的“改口”,全固态电池似乎迎来了拐点?
深耕电池领域十余年的国轩高科,在全固态电池领域也有布局。
在国轩高科第十三届科技大会上,企业也发布了一款全固态电池。这是一款30Ah全固态电芯可实现350Wh/kg的质量能量密度,800Wh/L的体积能量密度,超主流的三元锂电池40%,其电芯体系循环次数可达3000次以上,可以轻松实现电动车全生命周期百万公里行驶里程。
目前,金石电池已一次性通过了200度热箱测试。基于金石电池设计的PACK,拥有80%的质量成组
率,280Wh/kg的系统能量密度,单次充电续航可达1000km。
不过真要量产还需要时间。
国轩高科固态电池项目总工程师潘瑞军认为,全固态电池量产目前还是存在很多风险,2027年计划小批量上车试验,如果测试一切都好的话,整个产业链建立起来,预计2030年的时候可以实现量产。
01.
价格有望低于现在液态电池
作为在性能和安全性上都大幅提升的下一代电池,成本是其能否普及的关键因素。 不过潘瑞军认为 , 未来全固态电池价格有望比现在液态电池更低。
■国轩高科固态电池项目总工程师潘瑞军
潘瑞军解释说,目前全固态电池,不管是电解质、正极、负极都是全新的,全新的材料体系成本相对较高一些,但是因为材料本身不涉及贵重元素,都是地壳含量相对比较高的,所以待供应链走向成熟、全固态电池实现量产以后,规模效应会带来成本的有效降低,结合前面所说的性能优势,在高端应用场景将更具性价比。
在潘瑞军看来,固态电池将来很有可能价格会比现在液态电池还低,因为它的材料体系是更高能量密度,这意味着单颗电芯能量会更大,单条线的产能就上去了,这样成本会降低一些。
可以看到,潘瑞军是将未来量产的全固态电池对标现阶段液态电池价格的,但随着时间的推移,未来液态电池的价格也许会越来越低,性能也会越来越好。
也就是说,全固态电池的前景,还要取决于其技术本身提升速度。
02.
卤化物比较新,硫化物最有前景
目前看,全固态电池技术到底进展如何呢?
从固态电解质材料角度来看,主要有聚合物、氧化物、硫化物、卤化物四种体系。
结合最新的技术发展情况潘瑞军认为,总体上卤化物作为相对比较新的路线,虽然最近学术上的进展比较不错,但是距离落地还比较遥远。
聚合物固态电池研发时间最早,在欧洲甚至都已经上过车了,它的缺点是使用温度比较高,电导率比较低和不耐高电压等。在潘瑞军看来,固态电池本身就是一个追求能量密度的体系,正极目前都会选用高镍,这对聚合物的体系就非常不友好了。
■国轩高科全固态电池
在氧化物电解质上,潘瑞军认为,其最大问题就是太硬,电池内部电子/离子要传导需要接触,但固体跟固体接触是点状接触,不像液体包在固体表面,形成很好的通道,所以导致全固态电池的接触是很大的问题。
目前国内走渐进式路线的居多,企业在尝试从液态电池做到半固态电池,再做到全固态电池。但是做到全固态电池还是存在一些问题的,比如内阻大的问题。
在硫化物路线方面,日本丰田、日立等企业走得比较靠前。潘瑞军解释说,因为硫化物相对来说比较软更像泥巴,所以它能形成较好的离子通道,目前硫化物电解质已接近电解液电导率水平,在能量密度、循环寿命以及快充上优于氧化物固态电池。不过硫化物也有制造成本高、空气稳定性差等缺点。
目前,国轩高科选择的就是硫化物路线。
03.
日韩固态电池产业链绕不过中国
根据公开资料,丰田、松下等日韩企业,早在2008年就开始研发以硫化物为电解质的全固态电池。
在全固态电池这里一轮中,中国会不会被甩在后面呢?
潘瑞军对此,也有自己的看法。他认为,之前锂离子电池也是日韩起步更早,但是产业链、以及规模量产的优势还是在中国。
潘瑞军表示,根据日韩那边的消息,全固态电池在2026年开始上车实验应该是没有问题,但是大规模量产取决于产业链,目前还没有看到产业链同步建立起来。日韩那边要建产业链,原材料和设备应该是离不开中国厂商支持的,没有“中国玩家”的参与,困难会比 较 大。
此外,潘瑞军认为,参考锂离子电池产业发展,中国能做到后发制人,优势在于中国更加健全的产业链和中国企业家更加努力的拼搏精神,国家对新能源产业也非常重视,固态电池也不例外。
目前看,全固态电池大概率依然是中日韩的时代,而从材料到电芯再到电池包的一整套系统工程,中国显然更具备落地优势。只要中国能够跟紧固态电池发展技术,市场领先地位并不会轻易动摇。