百亿固态电池赛道持续升温 量产难题待解助听器
2022年10月09日
百亿固态电池赛道持续升温 量产难题待解
本报记者郭少丹北京报道
就在磷酸铁锂和三元锂两大主流动力锂离子电池技术领跑市场焦灼之际，固态电池已加速占据车企战略版图中的重要位置。
现代汽车官方近日称，现代、起亚联合FactorialEnergy正在合作测试Factorial的新型固态电池技术；韩国电池制造商SKInnovation向福特汽车支持的固态电池开发商SolidPower公司投资3000万美元，联合生产车规级固态电池；固态电池公司辉能科技宣布完成新一轮融资，融资金额为3.26亿美元（约合20.85亿元人民币），投资方包括春华资本、丹丰资本和软银我国；富士康宣布，将在2024年推出第一款纯电动汽车固态电池。
《我国经营报》记者梳理发现，近期整车厂商、供应商、跨界造车公司、资本等正加大对固态电池的投入。而丰田、日产、大众、宝马、福特、长城、比亚迪、蔚来等国内外主流车企、造车新企，早在几年前便以投资初创研发公司、自研等方式布局固态电池。
低温磷酸铁锂电池3.2V 20A
-20℃充电，-40℃ 3C放电容量≥70%
充电温度：-20~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃支持最大放电倍率：3C
-40℃ 3C放电容量保持率≥70%
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业内人士分析，与现有的汽车动力锂离子电池技术相比，固态电池在安全性和能量密度上具备压倒性优势，被业内视作是缓解电动汽车“痛点”最有效的技术路线，这也是众多公司纷纷投注固态电池的重要因素。然而，呼声多年，固态电池在技术、工艺、材料、成本等方面短时间内难以攻破的瓶颈，仍阻碍着其大规模量产。
“电动汽车电池技术向固态电池技术变迁是必然的，而电池就像燃油车的发动机相同，是车企未来的核心竞争力，有必要提前布局重资投入。”汽车数据厂创始人张晓亮表示。
众多公司布局固态电池赛道
“正推进包括全固态电池在内的新型技术布局。”十一月四日，宁德时代董秘在与投资者互动时表示。据企查查信息显示，宁德时代及其子公司已申请多项固态电解质相关专利。
不只以宁德时代为代表的动力锂离子电池供应商在布局固态电池，2021年以来，国内外多家主流整车企均已公布针对固态电池的战略计划。
低温高能量密度18650 3350mAh
-40℃ 0.5C放电容量≥60%
充电温度：0~45℃
放电温度：-40~+55℃
比能量：240Wh/kg
-40℃放电容量保持率：0.5C放电容量≥60%
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比如，于2021年十月底，韩系车企现代起亚集团联合FactorialEnergy宣布正在合作开发Factorial新型车规级固态电池。现代起亚集团与FactorialEnergy将在电池、模块和系统级别集成Factorial技术，进行车辆级集成；韩国电池制造商SKInnovation将向福特汽车支持的固态电池开发商SolidPower公司投资3000万美元，联合生产车规级固态电池。
同时，资本也相继闻风而来。固态电池公司辉能科技于十月二十九日宣布完成新一轮融资，融资金额为3.26亿美元（约合20.85亿元人民币），投资方包括春华资本、丹丰资本和软银我国。
早在五月初，宝马集团宣布，将与福特以及其他投资机构扩大与固态电池技术厂商SolidPower的联合开发，并投资1.3亿美元用于低成本、高能量的固态电池技术。而丰田、日产、大众、福特、长城、比亚迪等国内外主流车企，更早在几年前以投资初创研发公司、自研等方式已布局固态电池技术。
而且，未止步于战略层面，多家车企还公布了量产时间表。
公开信息显示，丰田将在2021年推出一款固态电池，该电池可供应500公里续航在固态电池领域，丰田是全球公认的实力玩家，已拥有1000多项固态电池相关专利。大众汽车计划最早于2022年与合作伙伴开始试生产。宝马希望能在2025年前，展开固态电池电动原型车的测试作业，并在2030年前将固态电池电动汽车付诸大规模量产、并投入市售市场。现代汽车与三星SDI、SKI和LG等电池公司合作，计划在2025年试生产配备固态电池的电动汽车，在2030年实现全面批量生产。跨界造车公司富士康也宣布，将在2024年推出第一款纯电动汽车固态电池。
国内车企中，长城汽车旗下蜂巢能源早在2019年就已开始研发固态电池，计划在2030年推出全固态电解质的电池，能量密度在450瓦时/千克-500瓦时/千克。此外，比亚迪、蔚来等也将量产固态电池提上了日程。
短时间内无法大规模量产
“固态（电池）技术改变了游戏规则。”大众汽车电池开发负责人弗兰克·布洛姆曾表示。
当前，在政策引导和技术不断优化加持下，全球新能源汽车销量与渗透率加速提升，发展前景十分广阔。
公开数据显示，今年1-九月，全球广义新能源乘用车销量达到621万辆，其中插混、纯电动、燃料动力锂电池的狭义新能源车全球销量达400万辆，同比上升196%，而我国市场新能源汽车同期累计销量215.7万辆，同比上升185.3%。
申港证券预测，2021年我国新能源汽车销量有可能突破300万辆，同时全球电动汽车销量将突破600万辆，同比增速达到74%；并有望在2022年和2023年度继续保持65%以上的增速。到2025年全球新能源汽车占比预计突破50%。
在此背景下，动力锂离子电池作为新能源汽车核心零部件成为各方“势力”抢先争夺的战略制高点。
目前，几乎占据整个新能源汽车市场的两大主流动力锂离子电池技术是磷酸铁锂和三元锂，而两者市场之争暗流涌动，又各有所长。
“磷酸铁锂离子电池制造成本较低，安全性高，但电池能量密度不够高，续航里程较短；而三元锂离子电池能量密度容量较大，续航里程较高，但成本略高，稳定性较低，安全性提升空间较大。所以，续航焦虑、充电焦虑、安全担忧是当下新能源汽车比较集中缓解空间又受限的重要痛点。”资深汽车研究员张翔向记者表示。
反观固态电池，业内将其视作能够解决行业痛点的新一代动力锂离子电池。所谓固态电池，是指采用固态电解质的动力锂离子电池，而磷酸铁锂离子电池和三元锂离子电池都属于液态电解液的锂离子电池。
江苏新能源汽车行业发展研究院研究员厉建平向媒体介绍，固态电池的优点在于：一是更安全，液态电解质在充电过程中可能出现锂枝晶生长并刺破隔膜引起电池短路的问题，而固态电解质不存在电解液漏液问题，不会在高温下发生副反应，不会因漏气而发生燃烧。二是能量密度高，全固态电解质电池可以直接使用金属锂来做负极，可以大为减轻负极材料的用量，使得整个电池的能量密度有明显提高。三是循环性能强，理想状态下固态电池循环性能可以达到45000次左右。四是适用范围扩大，固态电解质赋予固态锂离子电池结构紧凑、规模可调、设计弹性大等特点，目前基本保证可以在-25℃至零上60℃之间安全稳定使用。
也就是说，固态电池续航里程更长、安全性更高、充电时间短，更符合当下市场对电动汽车的需求。有业内人士在撰文中提到，固态电池可使汽车行驶里程延长超过50%，续航有望轻松突破1000km，15分钟内可充至80%电量。
我国电池工业协会副理事长黄学杰在谈“下一代动力锂离子电池产业化之路”时曾表示，未来动力锂离子电池技术，是全固态电池，这是革命性的技术，科技部重点研发计划新能源汽车专项希望通过原理创新开发出全固态电池，等下一代600Wh/kg的电池做出来时，动力锂离子电池不仅仅能开汽车，也应能够满足电动飞机的动力需求。
业内对固态电池解决行业痛点问题寄予厚望，但固态电池在短时间内还无法实现大规模量产应用。
“固态电池在技术、工艺、材料、成本等环节上，尚有较多瓶颈要突破。”我国化学与物理电源行业协会动力锂离子电池应用分会研究部总经理周波向记者指出，固态电池离子导电率低，快速充电较难实现；固体电解质界面接触性差，内阻较大，影响电池容量的正常释放；固态电池的工艺比较复杂，技术未达到量产水平。材料配套不成熟，制造成本较高。
此外，诺贝尔化学奖得主、英国化学家斯坦利·威廷汉曾更尖锐地指出：“制造固态电池最困难的部分是要同时满足高能量密度、快速充电、长循环寿命和宽温度范围工作的要求。”
业内普遍预测，固态电池有可能在未来5-10年实现大规模量产，从时间表上看，大部分公司也希望在2030年前后实现固态电池规模化量产。周波认为，预计2025年会率先小规模应用于商用车，未来7-8年内，固态电池不会对现有锂离子电池造成太大冲击。
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