首款半固態(tài)電池車上市!2023固態(tài)電池研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向?

• 黃江 2022年12月26日 來源：新浪 1048 66
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固態(tài)電池被認(rèn)為是液體電池之后的下一代技術(shù)，也是動(dòng)力電池發(fā)展的重要方向。以國(guó)軒高科(002074)的半固態(tài)電池為例，其能量密度為360Wh/kg。而三元鋰電池的能量密度一般都在200Wh/kg左右。這就意味著相同體積下，半固態(tài)電池能支持車輛更長(zhǎng)的續(xù)航。

固態(tài)電池是一種電池科技。與現(xiàn)今普遍使用的鋰離子電池和鋰離子聚合物電池不同的是，固態(tài)電池是一種使用固體電極和固體電解質(zhì)的電池。由于科學(xué)界認(rèn)為鋰離子電池已經(jīng)到達(dá)極限，固態(tài)電池于近年被視為可以繼承鋰離子電池地位的電池。

在當(dāng)前，無論是動(dòng)力電池還是電化學(xué)儲(chǔ)能電池，基本都是液態(tài)電池。在新能源汽車高速發(fā)展的驅(qū)動(dòng)下，液態(tài)電池也不斷進(jìn)行迭代，產(chǎn)品也越來越成熟，但是，“續(xù)航焦慮”和“安全焦慮”始終困擾入局的車企、電池制造商和消費(fèi)者，成為影響新能源汽車市場(chǎng)擴(kuò)張的最大阻礙。

首款半固態(tài)電池車上市!

12月15日晚，嵐圖旗下首款純電轎車嵐圖追光正式上市，該車定位中大型豪華純電動(dòng)轎車，共發(fā)布3個(gè)版本，均為純電車型。標(biāo)準(zhǔn)版搭載82kW·h電池包，預(yù)售 價(jià)32.29萬元;旗艦版同樣搭載82kW·h 電池包，預(yù)售價(jià)35.29萬元;長(zhǎng)續(xù)航旗艦版搭載109 kW·h 電池包，預(yù)售價(jià)43.29萬元。

在續(xù)航方面，嵐圖追光搭載了82kW·h和109kW·h兩種三元鋰電池包。標(biāo)準(zhǔn)續(xù)航版本的 82kW·h電池包提供 580km(CLTC)續(xù)航，滿足用戶的日常需求。

而超長(zhǎng)續(xù)航版本的109kW·h電池包提供 730km(CLTC)續(xù)航，是目前四驅(qū)純電轎車的最長(zhǎng)續(xù)航。零下20攝氏度，電池包仍可保持90%電量。此外，嵐圖追光充電10分鐘可續(xù)航230km，峰值充電功率可到230kW。

值得注意的是，在電池安全方面，嵐圖追光采用自研的“云母”電池系統(tǒng)，搭載的82kWh電池包采用了行業(yè)首個(gè)量產(chǎn)裝車的半固態(tài)電池，在行業(yè)首個(gè)8系三元鋰軟包電芯針刺試驗(yàn)中，實(shí)現(xiàn)了不冒煙、不漏液、不起火和不爆炸。

隨著半固態(tài)電池的出現(xiàn)，人們仿佛看到了解決問題的曙光。從理論上說，半固態(tài)電池只是液態(tài)電池和固態(tài)電池的中間狀態(tài)，固態(tài)電池才是發(fā)展的終極目標(biāo)。

半固態(tài)電池相對(duì)于固態(tài)電池是過渡性技術(shù)，但是半固態(tài)電解質(zhì)中的電解液含量已經(jīng)大幅減少，活性減弱，所以可以適配性能更強(qiáng)的材料體系。隨著市場(chǎng)的聚焦，半固態(tài)電池裝車量產(chǎn)愈來愈近，相關(guān)領(lǐng)域有布局公司望迎來機(jī)遇。

根據(jù)中研普華研究院《2021-2026年中國(guó)固態(tài)電池行業(yè)發(fā)展分析及投資戰(zhàn)略研究報(bào)告》顯示：

固態(tài)電池被認(rèn)為是液體電池之后的下一代技術(shù)，也是動(dòng)力電池發(fā)展的重要方向。以國(guó)軒高科(002074)的半固態(tài)電池為例，其能量密度為360Wh/kg。而三元鋰電池的能量密度一般都在200Wh/kg左右。這就意味著相同體積下，半固態(tài)電池能支持車輛更長(zhǎng)的續(xù)航。半固態(tài)電池不僅研制難度低于全固態(tài)，而且能量指標(biāo)也可以達(dá)到400 Wh/kg甚至500Wh/kg。有半固態(tài)電池加持的新能源車在能量密度、續(xù)航里程等技術(shù)指標(biāo)上明顯提升，續(xù)航達(dá)到1000公里將成為普遍水平。與現(xiàn)有鋰離子電池相比，半固態(tài)電池體積小，更加穩(wěn)定安全，可以實(shí)現(xiàn)更高的能量密度，成本也比鋰離子電池便宜得多。

2023固態(tài)電池研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向

主流動(dòng)力電池企業(yè)中，寧德時(shí)代(300750)、中創(chuàng)新航、國(guó)軒高科、贛鋒鋰業(yè)(002460)、孚能科技等已公開表明在半固態(tài)電池技術(shù)方面有所布局。國(guó)軒高科此前表示，公司的半固態(tài)電池，單體能量密度達(dá)360Wh/kg，配套車型的電池包電量達(dá)160kWh，續(xù)駛里程超過1000km，預(yù)計(jì)年底實(shí)現(xiàn)裝車，明年批量交付。值得注意的是，此前國(guó)軒高科宣稱，400Wh/kg的半固態(tài)電池在公司實(shí)驗(yàn)室已有原型樣品。

除了國(guó)軒高科，還有多家新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈上下游公司合作研制半固態(tài)電池，多款新能源車將迎來上市潮。

11月24日，蔚來汽車固態(tài)電池供應(yīng)商衛(wèi)藍(lán)宣布，其于11月22日在湖州基地迎來第一顆固態(tài)動(dòng)力電芯下線。今年 3 月，衛(wèi)藍(lán)新能源首席科學(xué)家、創(chuàng)始人李泓在中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)論壇上就透露，衛(wèi)藍(lán)新能源正在與蔚來汽車合作，計(jì)劃基于ET7車型，推出單次充電續(xù)航 1000 公里的混合固液電解質(zhì)電池，電池包達(dá)到150度電，能量密度為360Wh/kg。這款固態(tài)電池預(yù)計(jì)在今年底或明年上半年開始量產(chǎn)。

在1000km續(xù)駛里程的競(jìng)賽中，除了蔚來汽車，上汽智己、廣汽埃安、高合等也都在積極與固態(tài)電池生產(chǎn)商合作，共同推進(jìn)半固態(tài)電池的上車進(jìn)程。

另外，針對(duì)半固態(tài)電池產(chǎn)品，孚能科技(688567.SH)將推出2.4C、3C和4C三種倍率快充電芯，分別對(duì)應(yīng)帶電量150kWh、100kWh和75kWh，對(duì)應(yīng)續(xù)航里程1000km、800km和600km，充電10分鐘可補(bǔ)能40%、50%和70%，分別實(shí)現(xiàn)400km、400km和420km的續(xù)航里程。

字節(jié)跳動(dòng)布局全固態(tài)電池!

據(jù)了解，字節(jié)跳動(dòng)與中科院物理所吳凡團(tuán)隊(duì)合作，提出一種新型超快鋰離子導(dǎo)體Li6.8Si0.8As0.2S5I(LASI-80Si，)與商業(yè)化的FeS2正極組合的全固態(tài)電池構(gòu)型，除了完全消除FeS2的穿梭效應(yīng)和抑制其體積變化之外，由于LASI-80Si相對(duì)較低的活化能(0.2eV)和優(yōu)異的FeS2/LASI-80Si界面穩(wěn)定性，使用LASI-80Si的FeS2 全固態(tài)電池相比FeS2 液態(tài)鋰離子電池具有更寬的工作溫度范圍(-60℃~60℃)，首次實(shí)現(xiàn)了能夠承受極低探測(cè)溫度(-60℃)的全固電池。

還研究了Li2S和LiI功能相提供額外容量，以及顯著增強(qiáng)的鋰離子擴(kuò)散系數(shù)/贗電容貢獻(xiàn)和電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。LASI-80Si電解質(zhì)具有的獨(dú)特性質(zhì)最終保證了FeS2 全固態(tài)電池的長(zhǎng)循環(huán)壽命(在0.1C下244次循環(huán)，在1C下600次循環(huán))、優(yōu)異的倍率性能(20C)、高面負(fù)載(13.37 mg cm-2)和高面容量(9.05 mAh cm-2)。

這些結(jié)果表明，LASI-80Si 固態(tài)電解質(zhì)和FeS2正極組合在寬溫域和大容量全固態(tài)電池的實(shí)際應(yīng)用中具有巨大潛力!

鋰電池行業(yè)現(xiàn)狀與未來趨勢(shì)

工信部電子信息司公布數(shù)據(jù)顯示，2022年1月至10月，我國(guó)鋰離子電池行業(yè)持續(xù)快速增長(zhǎng)，根據(jù)行業(yè)規(guī)范公告企業(yè)信息及研究機(jī)構(gòu)測(cè)算，1月至10月全國(guó)鋰電總產(chǎn)量超過580GWh。

電池環(huán)節(jié)，1月至10月全國(guó)消費(fèi)型電池產(chǎn)量超過84GWh，動(dòng)力電池裝車量約224GWh，鋰電產(chǎn)品出口同比增長(zhǎng)87%。一階材料環(huán)節(jié)，1月至10月正極材料、負(fù)極材料、隔膜、電解液產(chǎn)量分別約為136萬噸、102萬噸、98億平方米、64.5萬噸。二階材料環(huán)節(jié)，1月至10月碳酸鋰、氫氧化鋰產(chǎn)量分別達(dá)29.5萬噸、18.2萬噸。市場(chǎng)價(jià)格持續(xù)高位震蕩，1月至10月電池級(jí)碳酸鋰、電池級(jí)氫氧化鋰(微粉級(jí))均價(jià)分別為46.5萬元/噸、44.5萬元/噸。

新能源汽車發(fā)展如火如荼，對(duì)鋰電池相關(guān)產(chǎn)品的需求不斷增長(zhǎng)，碳酸鋰、氫氧化鋰等供不應(yīng)求，價(jià)格一路高漲。以電池級(jí)碳酸鋰為例，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年其價(jià)格僅為4萬~5萬元/噸，2021年初達(dá)到7.2萬元，而至2021年底已漲至28萬元/噸。

進(jìn)入2022年，電池級(jí)碳酸鋰價(jià)格繼續(xù)快速上漲，3月一度突破50萬元/噸大關(guān)，之后略有回落，但8月下旬再次開啟上漲模式，11月一度逼近60萬元/噸大關(guān)，目前約為57萬元/噸。也就是說，與2020年相比，電池級(jí)碳酸鋰價(jià)格在兩年內(nèi)暴漲逾十倍。

全球范圍內(nèi)鋰礦資源儲(chǔ)量并不低，但分布不均，長(zhǎng)期以來，中國(guó)鋰電行業(yè)不得不依賴進(jìn)口來滿足巨大的市場(chǎng)需求。再加上，上游鋰礦此前受疫情影響擴(kuò)產(chǎn)乏力，而下游受電動(dòng)化浪潮推動(dòng)需求大漲，多種因素疊加導(dǎo)致鋰價(jià)暴漲。

以國(guó)內(nèi)兩大鋰王——天齊鋰業(yè)和贛鋒鋰業(yè)為例，2022年前三季度，天齊鋰業(yè)凈利潤(rùn)約為148億元，同比增長(zhǎng)近5倍;贛鋒鋰業(yè)凈利潤(rùn)為160億元，同比增長(zhǎng)近30倍。

西藏礦業(yè)、融捷股份、盛新鋰能等公司業(yè)績(jī)同樣高歌猛進(jìn)。國(guó)外礦商也一樣。例如，2022年第三季度，智利鋰礦巨頭SQM的凈利潤(rùn)大漲近10倍。

《2021-2026年中國(guó)固態(tài)電池行業(yè)發(fā)展分析及投資戰(zhàn)略研究報(bào)告》由中研普華研究院撰寫，本報(bào)告對(duì)該行業(yè)的供需狀況、發(fā)展現(xiàn)狀、行業(yè)發(fā)展變化等進(jìn)行了分析，重點(diǎn)分析了行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、如何面對(duì)行業(yè)的發(fā)展挑戰(zhàn)、行業(yè)的發(fā)展建議、行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，以及行業(yè)的投資分析和趨勢(shì)預(yù)測(cè)等等。報(bào)告還綜合了行業(yè)的整體發(fā)展動(dòng)態(tài)，對(duì)行業(yè)在產(chǎn)品方面提供了參考建議和具體解決辦法。

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