中易燃易爆的液态电解质,从而在提高电池安全性的同时,进一步增㊣加电池能量密度及使用寿命,也被业界公认为是一种终极电池技术。
证券时报记者多方采访发现,截至目前,全球已有✅近百家企业正加速布局赛道,广泛分布于加拿大、美国、欧盟、中国等✅多个国家和地区,固态电池产业链雏形初现。不过,当前已产业化应用的固态电池均为半固态电池,即其中仍有10%以内的液态电解质,并非100%全㊣固态电解质,因此其电池安全性、能量密度、使用寿命等也无法完全媲美于全固态电池,而全固态电池产业化目前还面临成本、技术等多重挑战,预计2035年才能大规模量产。
不久前,华为公布了一项名为《掺杂硫化物材料及其制备方法、锂离子电池》的发明专利,主要运用在硫化物固态电解质技术方面。无独有偶,也公布了三项固态电池专利,并已将固态电池研发团队扩充至1000人。
上述消息一经✅公开,迅速引发市场广泛关注,资本市场相关概念㊣股一度集体大涨,甚至有公司因此公告提示风险。如有研新材,13天8涨停后,该公司公告表✅示,关注到近期固态电池概念受市场关注度较高,公司小批量向客户㊣供应动力电池用固态电解质材料,该产品业务收入占公司主营业务收入比例较小,预计占比不足1%,对公司短期✅业绩影响有限。
仅为今年资本市场固态电池概念火热的冰山一角。据东方财富Choice金融终端统计,2024年9月24日至12月20日,A股固态电池指数累计上涨近60%,其中蓝海华腾累计上涨108%,、德方纳米、厦钨新能等个股累计涨幅均超过80%。
近期,通过公告、投资者㊣互动平台或其他公开渠道宣告入局固态电池领域者不在少数,跨界者有如、红豆股份、高乐股份等,车企有、蔚来、吉利等,电池厂则有额定容量的单位是什么、、亿纬锂能等,此外,材料✅厂有赣锋✅锂业、当升科技、,隔膜领域龙头星源材质也已入局固态电池领域。
另据统计,目前,国内已有23家固态电池制造领域企业(含固态电池、固态电解质、正极材料等)共获得73轮✅融资,预计2024年全年固态电池产业链融资项目数和融资金额都有望超过2023年,再创新高。
深度科技研究院院长张孝荣对✅记者表示,目前固态电池的火热主要是概念火热,距离爆发还有一些时间,不能理解为产业爆发前夜的迹象,各路资本加速布局这一领域,表明固态电池技术和市场正处于快速发展阶段。
固态电㊣池分为半固态、准固态、全固态三✅㊣种类型,其中,全固态不含有任何㊣液体㊣电解质,半固态电池液体电解质含量小于10%,准固态电池液体电解质含量小于5%。
业内人士告诉记者,全固态电池没有隔膜,而半固㊣态电池中因为仍有液态电解质,所以保留隔膜,以将正负极材料隔开,防止它们直接发生化学反应造成电池短路等。
“由于全固态电池中电解质全为固态电解质,因此会涉及电解质与正负极固态材料间的接触问题,即固固接触问题,使用不同的正负极材料,将对电池的导电率等产生不同的影响,进而影响电池的能量密度、安全性、使用㊣寿命等。另外,半固态电池离不开隔✅膜,因此固态电池产业的发展,不仅涉及电解质环节,还涉及正负极材料、隔膜等领域。”TrendForce集邦咨询分析师曾佑鹏对时报记者表示。
记者根据已公开的企业布局情况梳理发现,目前,全球固态电池产业链已初具雏形。如、等公司已布局固态电池正极材料领域,、道氏科技已布局电解质、负极材料等,已布局隔膜领域,华为、已布局电解质领㊣域,宁德时代、比亚迪、等涉及整装固态电池,等则涉足固态电池的智能制造,海目星发力固态电池设备制造、电池销售等。整体而言,入局固态电池者涉足整个产业链一个或多个环节。
“半固态电池中仍有液态电解㊣质,因此当前半固态电池发展阶段下,固态电池产业链很多环节可以与锂电产业链共享,但全固态电池产业链就与目前产㊣业链存在较大差异。”曾佑鹏告诉记者。
“我国固态的发展是先从液态锂电池开始,经过原位固态技术逐步固态化,最终实现全固态锂电池。”中国工㊣程院院士陈立泉近日接受媒体采访时表示,目前市面上大多数商用锂电池的能量密度在200—250Wh/kg(瓦时/千克)之间,而许多新兴产品迫切需要更高能量密度的电池,半固态锂电池能量密度可达300Wh/kg以上,全固态电池能量密度可达500Wh/kg以上,因此固态锂电池被广泛认可为最有前景的技术之一。
过去,锂电池发展㊣过程✅中,曾出现过技术路线之争。整体来看,当年海外厂商大多选择三元锂电池发展路线,而中国厂㊣商则多数选择磷酸铁锂技术发展路线。目前,磷酸铁锂电池已占据全球锂电池市场70%以上份额,证明㊣中国坚持磷酸铁锂路线的正确性。
如今,固态电池领域也✅已出现技术路线之✅争,而这也或将影响未来行业格局。有观点指出,国外厂商纷纷加快固态电池量产进程,实则寄希望于以固态电池实现它们在电池领域的弯道超车。
鹏辉能源相关人士介绍,当前,固态电池有✅聚合物、氧化物、硫化物三种技术㊣路㊣线,还有一种卤化物路线,但比较小众,所以业内不㊣将其归入主流。
聚合物固态电池容易加工,与现有的液态电解液的生产设备、工艺都比较兼容,但电导率㊣低,在高温下也容易发生起火燃烧现象;硫化物固态电池在三种材料体系中电导率最高(能量密度最高),但热动力稳定性较差,且硫化物容易与空气中的水、氧气反应产生硫化氢剧毒气体;氧化物固态电池具有较好的稳定性,但相对于硫化物电导率还是偏低。
目前欧洲电池厂商主要看好聚合物路线,日韩则看好硫化物路线,而国内多数看好氧化物路线,如卫蓝新㊣能源、清陶能源、等,但宁德时代、比亚迪等龙头看好硫化物路线。
“国内外厂商在发展固态电池方面确实存在差异,背后由多种因素造成,包括技术积累、研发资源、市场策略、成本等,这种差异也反㊣映了固态电池领域的竞争态势和发展潜力。”科方得智库研究负责人张新原对记者表示。
“目前电池最大的✅两个应用市场,一是动力端,即车用电池,二是储能端。的应用对成本相对比较敏感,对能量密度的追求并没有像动力电池这么高,因此低成本方案可能会成为领域主流方案,比如聚合✅物路线。”曾佑鹏说,目前聚合物路线固态电池能量密度与三元锂电池差不多,但成本仍比三元电池高,有待进一步下降以利于产业规模化发展。
车用电池场景㊣方面,“车用不仅追求高能量密度,还追求快充性能,这就需要比较高的离子电导率,氧化物的离子电导率是介于硫化物和聚合物中间,硫化物的离子电导率是三者之间最高的,但成本最㊣高”。
曾㊣佑鹏表示,从目前各个厂商的布局来看,单一的电解质路线都比较少,大家走的都是复合路线,比如聚合物复合硫化物,或者硫化物复合氧化物、氧化物复合聚合物,因为单一的电解质各有优缺点,不能达到综合的性能。
从产业化进展来看,曾佑鹏说,目前氧化物、聚合物路线都已转㊣向固液混合,特别是国内市场车用✅方面都已经在量㊣产装车,“为什么它会走向半固态呢?主要是因为固固接触,特别是氧化物路线,它是比较难解的问题,加一㊣点液态电解质,它可以对固固接触起到很好的作用,从而提升电导率进而提升能量密度等,硫化物因为它本身对水汽敏感,就不适合做半固态。”
从㊣应用角度来看,尽管当前有关固态电池的利好消息不断,但曾佑鹏告诉记者:“目前全球全固态电池均处于研发试制阶段,尚未量产及应用,已经量产应用的均为半固态电池,下游应用领域包括汽车、储能、低空经济、消费电子、工业机器人等。”
“预计今年全㊣球固态电池应用规模约为7GWh,主要得益于半固态电池在车用端的应用拉动,尤其是国内市场目前半固态电池上车,今年规模㊣已接近5到6GWh,前几年有赣锋锂业、孚能科技、卫蓝✅的电池已经装车应用,今年又新增了清陶在四季度装车,明年预计会有更多的车型搭载半固态电池。”曾佑鹏说。
至于全固态㊣电池的商用时间,曾佑㊣鹏认为,由于产业化初期成本较高,全固态电池可能最早在2026年左右会有一些企业试装,2027年至2030年间可能都处于小规模示范应用阶段,市场渗透率较低,2030年之后会有一个比较大的突破。
TrendForce集邦咨询数据预计,2030年固态电池市场需求将突破328GWh,其中半固态需求超270GWh,2035年固态电池市场需求将突破1000GWh,其中全固态电池需求预计250GWh,进入大规模应用阶段,半固态电池将达757.35GWh。
对比来看,目前整个锂电池应用市场规模大概为1200GWh,其中动力电池、储能电池、消费电✅池总体呈现7:2:1分布,曾佑鹏预计未来固态电池与锂电池将长期共存,以满足不同市场需求。
“全固态电池对比半固态电池或液态电㊣池在技术上拥有明显优势,一旦技术㊣成熟、成本下降,市场渗透率将迅速提升,同时固态电池应用场景更广泛,目前半固态电池不仅是未来固态电池的技术积累阶段,也是逐步市场化的✅过程。”万联投资✅顾问屈放对记者㊣表示。
券商研报显示,目前磷酸铁锂电池成本约为0.467元/W㊣h,三元锂电池成本则为0.512元/Wh,而半固态电池成本约为2元/Wh,全固态电池成本则4-5元✅/Wh,成本高制约全固态电池商业化进程。
多位受访人士对记者表示,固态电池产业能否快速发展及产业化,还与产业政策密不可分,近几年国内虽陆续出台了一系列支持固态电㊣池产业发展的政策,但目前国内仍以市场驱动为主,尚未出台固态电池补贴政策。