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60亿支持全固态电池发展,千亿级市场风口将至?

百姓评车 | 07-09

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据悉,我国计划投入约60亿元人民币用于全固态电池的研发。此项投资预计将为宁德时代、比亚迪、一汽、上汽、卫蓝新能源和吉利等六家企业提供政府的基础研发支持。这次60亿的投资,虽然金额对于整个产业链而言不多,但它是重要定调。相信国家已经看到了固态电池技术的突破,固态电池量产的可能性,只差临门一脚。

如果固态电池研发成功,将会颠覆了现有的液态电池技术与短板。近年来电动汽车自燃事故频发,主要原因是液态电解质过热被点燃,导致电池起火。固态电解质能够避免液态电解质的缺点,具备超安全、超高能量密度的特点,所以固态电池也被视为动力电池界的下一个风口。

固态电池是千亿级市场

固态电池是指采用固态电解质的动力电池。它最大的特点是比使用液体电解质溶液的电池具有更高的能量密度,充电速度更快、安全性更高、循环寿命更长等,被视为最具前景的下一代动力电池技术之一。

固态电解质的工作电压能够达到5V,而电解液只能在4V左右,所以固态电池的能量密度能够大幅提升,并且能取代电解液和隔膜,同时与金属锂负极结合,实现高度集成化。理论上重量能量密度的500Wh/kg,体积能量密度最大1000Wh/L,目前液态电池的能量密度大多还停留在250Wh/kg以内。同时固态电池的循环寿命超5000次(液态约3000次),能够达到1000km起步续航水平。

近年来诸多国际车企和电池企业一直不遗余力地支持固态电池研发。去年7月丰田公开表示,已经在电池技术上取得了重大突破,可以制造出充电10分钟续航里程1200公里的固态电池。此外丰田宣布将在2027-2028年实现全固态电池技术商业化,并向市场投放配备全固态电池的纯电动汽车。

近期也有消息称中国或将投入约60亿元用于全固态电池的研发。虽然具体金额还没有确定,但是这则消息传递出一个重磅信息——固态电池会是未来发展的核心技术之一。说明了国家层面上给出了对于固态电池的发展态度。据悉这次共有六家企业或将获得这笔政府基础研发支持,分别是宁德时代、比亚迪、一汽集团、上汽集团、吉利汽车以及卫蓝新能源。

中国此时给出强大的资金去支持固态电池的研发,笔者认为是有原因的。因为从全球固态电池的发展看,大家走到了一个关键时期,一个后程发力准备冲刺的阶段。由于固态电池在全球都还没有实现真正量产,所以从这个角度来说,大家仍旧处于一个水平线上,而谁能够率先实现固态电池的量产装车,谁就能在固态电池领域乃至整个新能源汽车领域获得巨大优势。这将会是一个以千亿级计算的庞大市场。因此,虽然看起来固态电池还是属于面向未来的技术,但实际上冲锋号已经吹响。

固态电池量产难度很高

宁德时代首席科学家吴凯曾表示,全固态电池的成熟度指标,若用1-9数字表示,宁德时代目前的成熟度在4的水平,目标到2027年到7-8的水平。2027年宁德时代全固态电池小批量生产机会很大,但受成本等因素制约,大规模生产尚不能实现。

固态电池量产依然困难重重,最大的难题在于在固态电解质的材料上没有取得突破,目前还没有完全满足离子导电性、机械强度和化学稳定性的材料,固态电解质和电极之间的传输阻抗问题也尚待解决。

为什么生产液态电池的现有生产线和生产工艺,不能用来生产固态电池?原因是液态电池中电解质的液体含量大概在20%,大量的液体存在,意味着电解质是一个松散的状态,这类似于多孔的海绵,液体可以充分浸润在海绵的孔隙中。而全固态电池的电解质中液体含量是0,电解质完全呈现为固体状态,这就像是一块坚硬的石头。海绵与石头的巨大差异意味着实际生产中无法用现有的液态电池生产线去生产固态电池。

也是因为其技术的复杂性,以及在生产技术工艺上的不成熟,固态电池的成本相较于液态电池高出四倍之多。因此固态电池的市场化还需要很长的路需要走,乐观预计量产装车可能要到2030年后。

半固态电池已量产上车

因为全固态电池的量产难度相当之大,有些厂商选择了半固态电池的技术路线来实现研发上的抢跑。半固态电池是指电池一侧电极不含液态电解质,另一侧电极含有液态电解质,或是单体中固体电解质质量或体积占单体电解质总质量或体积的一半。这种电池由于采用了半固态或固态的电解质,所以相比目前广泛使用的全液态电解质锂电池,可以有效避免因液体泄漏导致的火灾等安全问题。

同时半固态电池具有更好的热稳定性,不易因高温而分解,保证了电池的长期稳定性;此外,半固态电池具备更高的能量密度,目前市场主流的磷酸铁锂电池的能量密度大约在200Wh/kg上下,三元锂电池能量密度在250Wh/kg上下。

相比固态电池的姗姗来迟,半固态电池近年来已经在装车量产验证中了,东风旗下已有两款搭载半固态电池车型,但其电池性能相较于目前液态电池而言并不具备优势。蔚来 ET7可搭载卫蓝新能源研发的360Wh/kg电芯,续航可突破1000公里。赛力斯SERES5搭载赣锋锂业第一代固态电池,能量密度为260Wh/kg。上汽、长安、广汽、北汽等车企也都推出了半固态电池的装车计划。

今年初智己汽车宣布将推出首个量产上车的超快充固态电池,其实就是半固态电池,电池里面同时含有固态电解质和液态电解质。但智己并非是国内首个将半固态电池装车的新能源车企。在去年年底蔚来曾对搭载150kWh半固态电池的蔚来ET7进行了直播长测,实测续航超1044km。

理论上半固态电池是可以实现的。只是从本质上看,半固态电池并没有实现电池技术的飞跃,只是起到锦上添花的辅助功效。此前已有案例显示某些搭载半固态电池的车型在实际应用中并未表现出预期的显著提升,例如岚图追光,其搭载的半固态电池在续航里程和能量密度等方面并无明显优于同等规格的液态电池车型。

百姓评车

在新能源汽车产业高速发展的今天,电池技术已成为决定电动汽车竞争力的核心要素。固态电池作为一种新型电池技术,具有巨大的潜力和市场前景。但一项技术从实验室走出来,再到初步量产,再到走进千家万户,每一步都需要从量变到质变的积累。

电池是一个渐进式创新的典型,目前不太可能在某个时间节点一次性推出完美的解决方案,现阶段距离固态电池商业化仍然较远。作为固态电池的过渡路线,半固态电池量产上车更容易,但是半固态电池对车辆性能的提升有限,名字的象征意义大于实际意义。

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