作為已經(jīng)被業(yè)界公認的下一代先進(jìn)電池，全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)被全球主要汽車(chē)與電池生產(chǎn)國上升到戰略高度。
根據不同的電解質(zhì)類(lèi)型，固態(tài)電池主要包括聚合物、氧化物、硫化物三種技術(shù)路線(xiàn)。具體選擇哪種路線(xiàn)來(lái)制造全固態(tài)電池?頭部企業(yè)似乎已經(jīng)有了答案。
據電池中國了解，目前包括Solid Power、豐田、松下電池、三星 SDI等海外企業(yè)，均選擇硫化物路線(xiàn)研發(fā)全固態(tài);國內來(lái)看，包括寧德時(shí)代、億緯鋰能、國軒高科、蜂巢能源、廣汽等企業(yè)也錨定了硫化物路線(xiàn)。
業(yè)內人士分析指出，硫化物電解質(zhì)離子電導率最高，電化學(xué)窗口寬，柔度和可塑性好，或最終成為全固態(tài)電池主要路徑。但需要指出的是，硫化物電解質(zhì)生產(chǎn)要求高，且硫化鋰前驅體昂貴，仍是制約其商業(yè)化的主要障礙。
值得注意的是，在全球都在加大全固態(tài)電池領(lǐng)域投資、研發(fā)的當下，中國正逐步建立全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈。
01
多家電池企業(yè)公布全固態(tài)電池量產(chǎn)時(shí)間表
今年以來(lái)，對全固態(tài)電池的關(guān)注度陡然增溫。就連之前對全固態(tài)電池不太樂(lè )觀(guān)的寧德時(shí)代，也改口了。今年年初，寧德時(shí)代董事長(cháng)曾毓群在接受媒體采訪(fǎng)時(shí)，還曾對固態(tài)電池即將商業(yè)化的說(shuō)法持質(zhì)疑態(tài)度。彼時(shí)，豐田稱(chēng)固態(tài)電池最早將于2027年投入使用，但曾毓群表示，電動(dòng)汽車(chē)固態(tài)電池距離商業(yè)化還有數年時(shí)間，這項技術(shù)還不夠完善，缺乏耐用性，且仍然存在安全問(wèn)題。
然而，今年6月，寧德時(shí)代在接受投資者調研時(shí)表示，如果用技術(shù)和制造成熟度作為評價(jià)體系(1-9打分)， 寧德時(shí)代全固態(tài)電池研發(fā)項目目前處于4的水平，目標是到2027年達到7-8的水平，有望實(shí)現全固態(tài)電池小批量生產(chǎn)。
“目前沒(méi)有任何一種固態(tài)電解質(zhì)是十全十美的，(但)硫化物路線(xiàn)或率先突破。”寧德時(shí)代儲能事業(yè)部CTO許金梅表示。值得注意的是，寧德時(shí)代首席科學(xué)家吳凱今年早些時(shí)候也透露，寧德時(shí)代2027年小批量生產(chǎn)全固態(tài)電池機會(huì )很大，硫化物路線(xiàn)進(jìn)展較快，并已建立10Ah級全固態(tài)電池驗證平臺。
據了解，目前全固態(tài)電池在固固界面、鋰金屬負極、固態(tài)電解質(zhì)、制造工藝等維度仍面臨挑戰，寧德時(shí)代已經(jīng)在高比能、長(cháng)壽命正極，高性能鋰金屬負極，以及干/濕法極片制備和電芯一體化成型工藝等維度有進(jìn)展。
今年6月，億緯鋰能也曾透露，公司在全固態(tài)電池電解質(zhì)路線(xiàn)上，選擇了硫化物和鹵化物復合固態(tài)電解質(zhì)路線(xiàn)，預計2026年將突破生產(chǎn)工藝，推出全固態(tài)電池，并在2028年推出能量密度高達400Wh/kg的全固態(tài)電池。
5月，國軒高科對外發(fā)布了公司自主研發(fā)的全固態(tài)電池產(chǎn)品——“金石電池”，該電池采用了硫化物電解質(zhì)路線(xiàn)，基于對硫銀鍺礦型材料的微納化處理(D50不超過(guò)500nm)，其電解質(zhì)可實(shí)現超過(guò)10mS/cm的高電導率。據國軒高科介紹，其30Ah全固態(tài)電芯可實(shí)現350Wh/kg的質(zhì)量能量密度，800Wh/L的體積能量密度，電芯體系循環(huán)次數則可達3000次以上。
此外，廣汽集團今年4月發(fā)布了能量密度達400Wh/kg以上的全固態(tài)電池，計劃于2026年首先搭載于其昊鉑車(chē)型。據業(yè)內人士分析，廣汽或采用了硫化物電解質(zhì)。去年10月，豐田汽車(chē)和日本出光興產(chǎn)石油公司共同宣布，爭取2027至2028年使全固態(tài)電池進(jìn)入實(shí)用化階段，亦采用硫化物固態(tài)電解質(zhì)，這種固態(tài)電解質(zhì)能實(shí)現大容量、大功率等特性。
02
產(chǎn)業(yè)鏈逐步跟進(jìn)，硫化物全固態(tài)量產(chǎn)可期
據報道，上個(gè)月歐陽(yáng)明高院士工作站在全固態(tài)電池中的關(guān)鍵材料——“硫化物電解質(zhì)”的研發(fā)中，已經(jīng)取得階段性進(jìn)展：研發(fā)的納米級“硫化物電解質(zhì)”即將進(jìn)入量產(chǎn)階段，目前正在規劃一條年產(chǎn)百?lài)嵓壍闹性嚲€(xiàn)。中試線(xiàn)運行順利后，2026年前，歐陽(yáng)明高院士工作站還會(huì )建設一個(gè)千噸級的量產(chǎn)線(xiàn)。
作為國內電解液頭部企業(yè)之一，據悉天賜材料Li2S與硫化物電解質(zhì)將于今年完成實(shí)驗室中試，規劃未來(lái)兩年實(shí)現中試及量產(chǎn)。
當升科技在投資者互動(dòng)平臺表示，該公司已系統布局硫化物、氧化物、聚合物等主流固態(tài)電池用關(guān)鍵材料技術(shù)路線(xiàn)。未來(lái)，當升科技會(huì )根據市場(chǎng)情況和客戶(hù)需求持續推進(jìn)固態(tài)鋰電材料生產(chǎn)及銷(xiāo)售。
據悉，容百科技已經(jīng)布局離子電導率>10mS/cm，對空氣穩定性>75%，粒徑<700nm的硫化物固態(tài)電解質(zhì)，以及適配全固態(tài)電池的電容量>207mAh/g、效率>86%、壓實(shí)密度>3.6g/cc三元正極材料。
容百科技研發(fā)體系總裁李琮熙表示，為實(shí)現硫化物系全固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化，就需要讓基礎原料硫化鋰的價(jià)格持續降低才可以。此外，在全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化道路上，還需要攻克固態(tài)電解質(zhì)與正負極材料間的界面問(wèn)題、固態(tài)電解質(zhì)的合成問(wèn)題、固態(tài)電池制造工藝多個(gè)技術(shù)難題。
值得一提的是，今年以來(lái)，多家電池產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)、科研機構在核心工藝、先進(jìn)設備研發(fā)等維度持續取得進(jìn)展，相信結合大數據技術(shù)，以及在全行業(yè)積極投入推動(dòng)下，全固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化有望提前到來(lái)。
