作為已經被業界公認的下一代先進電池,全固態電池產業化已經被全球主要汽車與電池生產國上升到戰略高度。
根據不同的電解質類型,固態電池主要包括聚合物、氧化物、硫化物三種技術路線。具體選擇哪種路線來制造全固態電池?頭部企業似乎已經有了答案。
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,均選擇硫化物路線研發全固態;國內來看,包括寧德時代、億緯鋰能、國軒高科、蜂巢能源、廣汽等企業也錨定了硫化物路線。
業內人士分析指出,硫化物電解質離子電導率最高,電化學窗口寬,柔度和可塑性好,或最終成為全固態電池主要路徑。但需要指出的是,硫化物電解質生產要求高,且硫化鋰前驅體昂貴,仍是制約其商業化的主要障礙。
值得注意的是,在全球都在加大全固態電池領域投資、研發的當下,中國正逐步建立全固態電池產業鏈。
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多家電池企業公布全固態電池量產時間表
今年以來,對全固態電池的關注度陡然增溫。就連之前對全固態電池不太樂觀的寧德時代,也改口了。今年年初,寧德時代董事長曾毓群在接受媒體采訪時,還曾對固態電池即將商業化的說法持質疑態度。彼時,豐田稱固態電池最早將于2027年投入使用,但曾毓群表示,電動汽車固態電池距離商業化還有數年時間,這項技術還不夠完善,缺乏耐用性,且仍然存在安全問題。
然而,今年6月,寧德時代在接受投資者調研時表示,如果用技術和制造成熟度作為評價體系(1-9打分), 寧德時代全固態電池研發項目目前處于4的水平,目標是到2027年達到7-8的水平,有望實現全固態電池小批量生產。
“目前沒有任何一種固態電解質是十全十美的,(但)硫化物路線或率先突破。”寧德時代儲能事業部CTO許金梅表示。值得注意的是,寧德時代首席科學家吳凱今年早些時候也透露,寧德時代2027年小批量生產全固態電池機會很大,硫化物路線進展較快,并已建立10Ah級全固態電池驗證平臺。
據了解,目前全固態電池在固固界面、鋰金屬負極、固態電解質、制造工藝等維度仍面臨挑戰,寧德時代已經在高比能、長壽命正極,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展。
今年6月,億緯鋰能也曾透露,公司在全固態電池電解質路線上,選擇了硫化物和鹵化物復合固態電解質路線,預計2026年將突破生產工藝,推出全固態電池,并在2028年推出能量密度高達400Wh/kg的全固態電池。
5月,國軒高科對外發布了公司自主研發的全固態電池產品——“金石電池”,該電池采用了硫化物電解質路線,基于對硫銀鍺礦型材料的微納化處理(D50不超過500nm),其電解質可實現超過10mS/cm的高電導率。據國軒高科介紹,其30Ah全固態電芯可實現350Wh/kg的質量能量密度,800Wh/L的體積能量密度,電芯體系循環次數則可達3000次以上。
此外,廣汽集團今年4月發布了能量密度達400Wh/kg以上的全固態電池,計劃于2026年首先搭載于其昊鉑車型。據業內人士分析,廣汽或采用了硫化物電解質。去年10月,豐田汽車和日本出光興產石油公司共同宣布,爭取2027至2028年使全固態電池進入實用化階段,亦采用硫化物固態電解質,這種固態電解質能實現大容量、大功率等特性。
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產業鏈逐步跟進,硫化物全固態量產可期
據報道,上個月歐陽明高院士工作站在全固態電池中的關鍵材料——“硫化物電解質”的研發中,已經取得階段性進展:研發的納米級“硫化物電解質”即將進入量產階段,目前正在規劃一條年產百噸級的中試線。中試線運行順利后,2026年前,歐陽明高院士工作站還會建設一個千噸級的量產線。
作為國內電解液頭部企業之一,據悉天賜材料Li2S與硫化物電解質將于今年完成實驗室中試,規劃未來兩年實現中試及量產。
當升科技在投資者互動平臺表示,該公司已系統布局硫化物、氧化物、聚合物等主流固態電池用關鍵材料技術路線。未來,當升科技會根據市場情況和客戶需求持續推進固態鋰電材料生產及銷售。
據悉,容百科技已經布局離子電導率>10mS/cm,對空氣穩定性>75%,粒徑<700nm的硫化物固態電解質,以及適配全固態電池的電容量>207mAh/g、效率>86%、壓實密度>3.6g/cc三元正極材料。
容百科技研發體系總裁李琮熙表示,為實現硫化物系全固態電池的產業化,就需要讓基礎原料硫化鋰的價格持續降低才可以。此外,在全固態電池產業化道路上,還需要攻克固態電解質與正負極材料間的界面問題、固態電解質的合成問題、固態電池制造工藝多個技術難題。
值得一提的是,今年以來,多家電池產業鏈企業、科研機構在核心工藝、先進設備研發等維度持續取得進展,相信結合大數據技術,以及在全行業積極投入推動下,全固態電池的產業化有望提前到來。