全固态电池产业化热度持续升温。

连日来,包括鹏辉能源、国轩高科、欣旺达等均公布了各自全固态电池的最新进展。

8月28日,鹏辉能源举办产品技术发布会,正式亮相了其第一代全固态电池。该电池采用20Ah的容量规格,能量密度达到280Wh/kg,在-20℃至85℃的温度范围内均可稳定充放电循环,电池拥有600次的循环寿命,计划于2026年实现量产。

鹏辉能源采用氧化物技术路线,通过电解质湿法涂布工艺,绕开了氧化物固态电解质的高温烧结过程,简化了工艺流程,并且整体成本相较于常规锂电池预计仅高出约15%。

公司还计划在2025年通过使用更高比例的硅基负极,将固态电池的能量密度提升至300Wh/kg以上,并在同年启动中试研发及小规模生产,预计到2026年正式建立产线并批量生产 。

8月26日,欣旺达在互动平台表示,公司第一代半固态电池已经完成开发,第二代半固态电池能量的电芯样品已经开始中试试验,第三代聚合物复合全固态电池已完成实验室验证,预计2025年完成产品开发。

据悉,欣旺达第一代半固态电能量密度300Wh/kg,第二代半固态电池产品能量密度将达到400Wh/kg,预计将于今年年底装车验证。

全固态电池方面,公司固态电解质采用聚合物复合技术路线,第一代能量密度400Wh/kg的全固态电池产品已实现小试,更高能量密度的第二代全固态电池也在加紧开发中,全固态电池产线计划2026年具备量产能力。

同时,欣旺达还在研发使用锂金属负极的第四代全固态电池,目标是将能量密度提升至700Wh/kg。

8月19日,国轩高科在互动平台表示,公司目前已实现车规级全固态电池制备及基础性能验证,是全固态电池从0到1的突破,成功通过严苛的200摄氏度热箱测试,为高比能、高安全电池体系提供了新的实现路线。

据悉,国轩高科全固态电解质选择的是硫化物技术路线。基于对硫银锗矿型材料的微纳化处理(D50不超过500nm),其电解质可实现超过10mS/cm的高电导率。

性能方面,国轩高科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,电芯体系循环次数则可达3000次以上。相关PACK可实现80%的质量成组率,280Wh/kg的系统能量密度,并支持单次充电续航1000KM。具备高功率特性,能够实现6分钟快充补能60%。

国轩高科全固态电池预计2027年进行小批量上车试验;产业链建立起来的情况下,预计2030年会瞄准350Wh/kg全固态进行量产。

鹏辉能源、国轩高科、欣旺达固态电池电解质不同技术路线选择背后,也映当前全固态电池在材料体系、量产工艺等方面已经形成多路线竞逐态势。

此前在2024高工锂电新能源新材料大会上,高工锂电董事长张小飞博士曾表示,固态电池已成为未来电池的必然趋势,全球电池行业几乎在同一起跑线上开始新的一轮竞争,谁能在固态电池上率先取得大规模的量产能力,谁将能成为未来电池的霸主。

三大技术路线加速产业化竞逐

全固态电解质是实现高安全性、能量密度、循环寿命电池性能的关键。根据电解质的种类,可主要分为无机硫化物、无机氧化物、有机聚合物等三种路线。

从全球固态锂电池布局路线来看,欧美技术以聚合物电解质为主流,且有商业化产品;亚洲技术以日韩无机陶瓷厚膜技术为主。

三种技术路线优劣对比来看,硫化物电解质的优点是电导率高、兼具强度与加工性能、界面相容性好,但缺点在于与正极材料兼容度差、对锂金属稳定性差、对氧气和水分敏感、存在潜在污染问题、生产工艺要求高。

目前,国内的宁德时代、国轩高科、比亚迪、中科固能、恩力动力、高能时代,国际的三星SDI、丰田、松下、SolidPower等电池厂商均采用硫化物电解质路线。另据高工锂电了解,广汽、一汽等主机厂也在积极接触硫化物全固态路线。

氧化物电解质综合性能较好,其优点为电化学窗口宽、热稳定性好、机械强度高,缺点为难以加工、界面相容性差、电导率一般。整体看,氧化物体系制备难度适中,较多新玩家和国内企业选取此路线,并采用与聚合物复合的方式,在半固态电池中率先规模化装车。

包括鹏辉能源、清陶能源、卫蓝新能源、浙江锋锂、辉能科技、QuantumScape等国内外电池企业主要采用氧化物电解质技术路线。

聚合物电解质的优点为易于加工、生产工艺兼容、界面相容性好、机械性能好,但缺点在于常温离子电导率低、电化学窗口略窄、热稳定性和能量密度提升有限,由此制约了其大规模应用。

目前,包括中科深蓝惠泽、欣旺达、Bollore、EMBatt、Solid Energy、Ionic Materials等电池企业主要采用聚合物电解质技术路线。

640亿涌向固态电池赛道

据高工锂电不完全梳理,今年1-7月,固态电池(含半固态电池)新增产能已超142GWh,其中仅约1GWh为新增落地产能,分别来自辉能科技的0.5GWh/年氧化物半固态电池产线(已投产)和领新新能源的0.5GWh/年聚合物半固态电池产线(已量产);剩余以规划产能为主。10GWh以下项目居多,最高产能规划来自湖南久森安高,计划分三期实现共30GWh的固态电池产能。

以上产能所关联的30个项目,共涉及投资总金额超644亿元,百亿元项目的数量为一个状态上,有13个项目已签约,7个项目进入开工状态,2个项目开始招标。

与此同时,1-7月所公开的固态电解质量产项目仅有2个,规模有望达到千吨级别、单项目投资金额在10亿元左右。

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此外,在融资方面,1-7月,固态电池领域投融资事件共15起,其中仍有10起发生在电池环节。包括选择3C消费的高能时代、聚焦小动力的陀普科技与聚焦储能的瀚宇新能等开启多轮融资。高能时代在获得新一轮融资后,最新估值超过6亿元;后两家公司均获得Pre-A轮融资。

固态电池制造“追赶”

随着规划产能的增加和应用场景的拓展,固态电池(含半固态电池)制造工艺也在加快追赶步伐。

其中,先导智能已获得多家国际知名企业固态电池关键设备订单;利元亨实现了美国首条固态电池前段设备顺利出机,并已成功研发用于固态电池干法电极的核心设备;高能数造已实现产线级全固态电池复合极片高效打印平台(核心设备)和锂金属全固态电池小试级整线的交付。

嘉拓智能建立了干法电极实验室,与客户共同探索并推进干法电极工艺研究,推出了干法电极整线解决方案,赋能固态电池产业化应用。目前,研究团队成功开发了多种干法成膜方式,实现了石墨、NCM和LFP的干法极片制备。

同时,海目星激光、先惠技术等也分别与欣界能源、清陶能源达成合作,开启固态电池专用设备的联合研发,加速推进固态电池的产业化进程。

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总的来看,固态电池的发展道路充满挑战与机遇。在材料、工艺、降本和应用等多个方面,业界仍在不断探索和突破。同时,固态电池产业的推进也充满了活力与竞争,各方势力正在加速布局,未来谁将率先实现商业化应用,将是新能源市场最为期待的事情之一。


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