固態(tài)電池研發(fā)最新進(jìn)展 2023固態(tài)電池發(fā)展空間潛力如何

• 黃江 2023年2月16日 來(lái)源：新浪 500 26
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隨著新能源汽車滲透率不斷提升，進(jìn)入全面市場(chǎng)化階段，長(zhǎng)續(xù)航和新能源汽車安全愈發(fā)受到關(guān)注。在長(zhǎng)時(shí)續(xù)航方面，現(xiàn)階段液態(tài)鋰離子電池?zé)o法使用鋰金屬負(fù)極，能量密度難以實(shí)現(xiàn)質(zhì)的提升;在安全性方面，有機(jī)電解液、鋰枝晶等問(wèn)題引起電池燃燒問(wèn)題無(wú)法根除，電動(dòng)車自燃事故頻發(fā)

近日舉行的廣州車展上，多家車企宣布加速布局固態(tài)電池。東風(fēng)汽車表示，目前正在研發(fā)的第二代固態(tài)電池，預(yù)計(jì)將在2024年上半年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)搭載，屆時(shí)整車?yán)m(xù)航里程可達(dá)1000公里以上;長(zhǎng)安深藍(lán)也表示，開(kāi)始加速半固態(tài)電池研發(fā)，目前已經(jīng)進(jìn)入工程化研發(fā)階段，2025年將搭載整車應(yīng)用。

除此之外，國(guó)軒高科、格林美等多家上市公司近期也都對(duì)外公布了固態(tài)電池研發(fā)最新進(jìn)展。1月5日，固態(tài)電池板塊受到資本熱捧，贛鋒鋰業(yè)、天齊鋰業(yè)等多家上市公司股價(jià)上漲。

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根據(jù)乘聯(lián)會(huì)數(shù)據(jù)，2022年1-10月我國(guó)新能源汽車?yán)塾?jì)產(chǎn)量559.0萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)108.4%，累計(jì)滲透率達(dá)到了24.7%，全年銷量有望達(dá)到650萬(wàn)輛。在新能源汽車強(qiáng)勁的需求之下，動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)也高景氣上行，我國(guó)動(dòng)力電池2022年1-10月累計(jì)裝機(jī)量193.6GWh，同比增長(zhǎng)99.9%。

根據(jù)中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù)顯示，2022年1-11月，汽車銷售2430.1萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)3.3%，但新能源汽車1-11月的銷量為606.7萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)100%。直接在2021年的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了翻倍。2022年1-11月的平均滲透率達(dá)到25%，9-11月，月月都超過(guò)30%，大大超過(guò)全球12%的平均水平。

隨著新能源汽車滲透率不斷提升，進(jìn)入全面市場(chǎng)化階段，長(zhǎng)續(xù)航和新能源汽車安全愈發(fā)受到關(guān)注。在長(zhǎng)時(shí)續(xù)航方面，現(xiàn)階段液態(tài)鋰離子電池?zé)o法使用鋰金屬負(fù)極，能量密度難以實(shí)現(xiàn)質(zhì)的提升;在安全性方面，有機(jī)電解液、鋰枝晶等問(wèn)題引起電池燃燒問(wèn)題無(wú)法根除，電動(dòng)車自燃事故頻發(fā)。因此，兼具高能量密度與安全性的車規(guī)級(jí)電池技術(shù)，包括固態(tài)電池和氫燃料電池，愈發(fā)受到產(chǎn)業(yè)與資本青睞。

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：

在1000km續(xù)航里程的競(jìng)賽中，蔚來(lái)、廣汽埃安、高合等車企也在積極與固態(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。業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，作為過(guò)渡技術(shù)的半固態(tài)電池商用化即將來(lái)臨。半固態(tài)電池依賴于液態(tài)電解質(zhì)來(lái)進(jìn)行鋰離子交換，但半固態(tài)電解質(zhì)中的電解液含量已經(jīng)大幅減少。

目前主流的固態(tài)電池有聚合物、氧化物和硫化物三類技術(shù)路線。

固態(tài)電池發(fā)展技術(shù)路線

聚合物電解質(zhì)易加工，機(jī)械性能好，但其電化學(xué)窗口窄、熱穩(wěn)定性差、與鋰金屬負(fù)極與高電壓正極適配性弱、以及常溫離子電導(dǎo)率低，需加熱至60℃以上使用的缺陷使聚合物固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展受限。

氧化物電解質(zhì)具有較好的電化學(xué)與熱穩(wěn)定性，離子電導(dǎo)率比聚合物高，達(dá)10-4s/cm。但也存在電解質(zhì)層易破裂、界面電阻大、離子電導(dǎo)率比硫化物低等問(wèn)題，使其大容量、高倍率電芯制備受限。目前主流的做法為加入少量電解液，以半固態(tài)形式產(chǎn)業(yè)化落地。同時(shí)，半固體電池生產(chǎn)工藝及設(shè)備與現(xiàn)有鋰離子電池兼容，成為全固態(tài)路上的折中之選。國(guó)內(nèi)初創(chuàng)企業(yè)以及部分電池企業(yè)主要布局氧化物路線。

硫化物電解質(zhì)電化學(xué)窗口寬達(dá)5V以上，離子電導(dǎo)率高達(dá)10-3s/cm，可適配鋰金屬負(fù)極，有望形成全固態(tài)電池解決方案。但其存在熱穩(wěn)定性差，鋰枝晶、空氣敏感等問(wèn)題，生產(chǎn)制備需要低露點(diǎn)環(huán)境，現(xiàn)階段產(chǎn)業(yè)化難度較大。據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹，主流的硫化物固態(tài)電池制備分為干法與濕法兩大工藝，行業(yè)內(nèi)暫未形成一致工藝路線;與現(xiàn)有鋰離子電池相比，可省去注液、化成、二封等工序，但需要增加硫化物電解質(zhì)成膜、界面一體化成型等特有工序，同時(shí)配套關(guān)鍵非標(biāo)設(shè)備開(kāi)發(fā)，整體開(kāi)發(fā)周期較長(zhǎng)。全球范圍內(nèi)，日韓企業(yè)對(duì)硫化物固態(tài)電池布局較早，國(guó)內(nèi)的電池企業(yè)、車企以及初創(chuàng)企業(yè)也都有選擇硫化物路線。

在產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程方面，業(yè)內(nèi)觀點(diǎn)普遍認(rèn)為半固態(tài)電池或許能在2025年實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。全球范圍內(nèi)硫化物固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度基本一致，預(yù)計(jì)大規(guī)模商業(yè)化需到2028-2030年。我國(guó)企業(yè)大多選擇從液態(tài)到半固態(tài)再到全固態(tài)的漸進(jìn)式發(fā)展路線，其中，半固態(tài)電池采用固液混合電解質(zhì)，在提升電池安全性能與能量密度的基礎(chǔ)上，還能有效規(guī)避硫化物的專利風(fēng)險(xiǎn)。近日，衛(wèi)藍(lán)新能源宣布車規(guī)級(jí)半固態(tài)動(dòng)力電芯正式下線，預(yù)計(jì)首搭蔚來(lái)ET7車型，150度電的電池包能量密度達(dá)360 Wh/kg，實(shí)現(xiàn)1000公里的續(xù)航里程。搭載半固態(tài)電池的50臺(tái)東風(fēng)風(fēng)神E70也于今年年初交付，在江西省新余市示范運(yùn)營(yíng)。此外，固態(tài)電池技術(shù)發(fā)展離不開(kāi)現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)鏈中材料企業(yè)的大力配合。正極、負(fù)極、隔膜、電解液等材料企業(yè)均就固態(tài)電解質(zhì)、高鎳正極、硅碳負(fù)極/鋰金屬負(fù)極、半固態(tài)電池隔膜的研發(fā)與固態(tài)電池企業(yè)積極對(duì)接，上下游協(xié)同，推進(jìn)半固態(tài)/固態(tài)電池的量產(chǎn)開(kāi)發(fā)。

在融資方面，資本競(jìng)相入局，搶灘固態(tài)電池領(lǐng)域。2022年以來(lái)，多家固態(tài)電池企業(yè)在一級(jí)市場(chǎng)獲得投資，包括恩力動(dòng)力、衛(wèi)藍(lán)新能源、太藍(lán)新能源、高能時(shí)代、中科深藍(lán)匯澤等。投資方有創(chuàng)投機(jī)構(gòu)，政府投資機(jī)構(gòu)，也不乏車企/電池企業(yè)等產(chǎn)業(yè)投資者。定位于全固態(tài)電池技術(shù)的高能時(shí)代于今年3月宣布完成超5000萬(wàn)人民幣天使輪融資，投資方中包括電池企業(yè)。作為動(dòng)力電池的終極目標(biāo)，半固態(tài)與固態(tài)電池企業(yè)持續(xù)獲得資本賦能與資源傾斜，疊加車企、電池企業(yè)入局，固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程穩(wěn)步推進(jìn)。

動(dòng)力電池全球市場(chǎng)份額排行

數(shù)據(jù)顯示，由于中國(guó)動(dòng)力電池企業(yè)的強(qiáng)勢(shì)增長(zhǎng)，2022年1-11月，LG、SK Innovation和三星SDI三家韓國(guó)動(dòng)力電池制造商的全球市場(chǎng)份額僅剩23.1%，較上年同期下降7.4個(gè)百分點(diǎn)。與此同時(shí)，寧德時(shí)代、比亞迪和中航鋰電三家排名靠前的中國(guó)企業(yè)合計(jì)占全球市場(chǎng)份額的54.7%，比上年同期增長(zhǎng)11個(gè)百分點(diǎn)。而在排名前十的動(dòng)力電池企業(yè)中，中國(guó)企業(yè)占據(jù)多達(dá)6席，合計(jì)市場(chǎng)份額達(dá)到64.5%。

具體來(lái)看，韓國(guó)企業(yè)市場(chǎng)份額的下降與中國(guó)企業(yè)的激增形成了鮮明對(duì)比。作為全球最大的動(dòng)力電池供應(yīng)商，去年前11個(gè)月，寧德時(shí)代的裝機(jī)量達(dá)到165.7GWh，同比增長(zhǎng)101.8%，市場(chǎng)份額由上年同期的32.3%上升至37.1%，增長(zhǎng)4.8個(gè)百分點(diǎn)。

在過(guò)去的2022年，比亞迪以186萬(wàn)輛的年銷量位居全球新能源汽車企業(yè)第一。相應(yīng)地，比亞迪電池的供貨量也隨之大幅增長(zhǎng)。2022年1-11月，比亞迪電池的裝機(jī)量達(dá)到60.6GWh，同比增長(zhǎng)168.3%。市場(chǎng)份額由上年同期的8.8%上升至13.6%，增長(zhǎng)4.8個(gè)百分點(diǎn)，反超韓國(guó)LG躍居世界第二。

與此同時(shí)，韓國(guó)LG同期的裝機(jī)量為54.8GWh，盡管較上年同期增長(zhǎng)9.7%，但市場(chǎng)份額從19.6%降至12.3%，全球排名降至第三。日本松下以7.7%的市場(chǎng)份額繼續(xù)位列第四，但較上年同期下降了5.1個(gè)百分點(diǎn)，并且是排名前十的電池企業(yè)中唯一的日本企業(yè)。

除此之外，韓國(guó)的SK Innovation從6.0%降至5.9%，仍排名全球第五;三星SDI的市場(chǎng)份額維持在5%，位居第六。緊隨其后的又是四家中國(guó)公司：中航鋰電(4%)、國(guó)軒高科(2.8%)、欣旺達(dá)(1.7%)和蜂巢能源(1.3%)，且裝機(jī)量較之上年同期均增長(zhǎng)110%。

《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(xiě)，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。