瞄準(zhǔn)于此,國際車企已經(jīng)開始在緊鑼密鼓的布局,以豐田、日產(chǎn)雷諾、通用等車企都在主導(dǎo)加緊固態(tài)電池的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化布局,而三星SDI、SKI、LG化學(xué)、麻省固能、Quantum Scape等電池企業(yè)在固態(tài)電池領(lǐng)域不斷取得新突破。
國內(nèi)方面,包括輝能科技、贛鋒鋰業(yè)、清陶能源、萬向一二三、衛(wèi)藍(lán)新能源等中國企業(yè),都在建設(shè)固態(tài)電池產(chǎn)線甚至部分已投產(chǎn)。
而2020年,作為鋰離子電池產(chǎn)業(yè)化第30個年頭,意味著電池技術(shù)即將進(jìn)入一個新的變革周期,一場面向2025年后的下一代動力電池卡位戰(zhàn)已經(jīng)悄然開啟。
記者獲悉,2020年以來,以輝能、輝能、衛(wèi)藍(lán)、SES、三星SDI、Solid Power等國內(nèi)外固態(tài)電池企業(yè)不斷實現(xiàn)技術(shù)突破,并在產(chǎn)能規(guī)劃、裝車配套及融資等多領(lǐng)域加速布局,提前搶占固態(tài)電池市場高地。
在電池技術(shù)上,美國麻省固能(SES)解決了鋰金屬電池的循環(huán)和快充問題,其400wh/kg、1000wh/L以上的鋰金屬電芯能夠通過針刺,高溫等安全測試,循環(huán)500次以上;而衛(wèi)藍(lán)完成300Wh/kg以上高鎳三元正極的混合固態(tài)電池設(shè)計開發(fā),成功通過針刺、擠壓、過充、短路等濫用試驗,循環(huán)壽命達(dá)到1200次以上等。
在融資環(huán)節(jié),包括輝能、清陶能源、衛(wèi)藍(lán)、Solid Power、Quantum Scape等國內(nèi)外固態(tài)電池企業(yè)獲得資本認(rèn)可,拿下大筆融資,為推進(jìn)固態(tài)電池量產(chǎn)及技術(shù)研發(fā)備足“糧草”,其中大眾投資的Quantum Scape規(guī)劃上市。
在產(chǎn)能規(guī)劃上,輝能規(guī)劃杭州投資380億元建設(shè)大陸區(qū)總部及全球產(chǎn)業(yè)基地項目,包括建設(shè)2GWh、5GWh固態(tài)鋰陶瓷電池芯產(chǎn)業(yè)化項目;而清陶能源年產(chǎn)1GWh固態(tài)動力鋰電池也在今年7月投產(chǎn)。此外,星盈、衛(wèi)藍(lán)、SES、Solid Power等均規(guī)劃了產(chǎn)能建設(shè)路徑。
在裝車上,清陶固態(tài)電池已配套北汽EX3、哪吒U樣車測試,計劃今年生產(chǎn)500輛搭載清陶固態(tài)電池的哪吒U。而豐田也如期推出固態(tài)電池原型產(chǎn)品并在概念車上運行,計劃2025年前量產(chǎn)固態(tài)電池。
值得一提的是,固態(tài)電池領(lǐng)域迎來“新兵”加入,富士康母公司鴻海精密宣布入局,與寧德時代、SES在動力電池領(lǐng)域達(dá)成合作,計劃2024年推出固態(tài)電池。
以下是記者梳理的輝能、衛(wèi)藍(lán)、星盈、清陶、贛鋒、SES、三星SDI、Solid Power、Quantum Scape等11家主流固態(tài)電池領(lǐng)域的2020年動向:
輝能科技
國內(nèi)固態(tài)電池走的較快的輝能科技,其鋰金屬固態(tài)電池的原型電池已經(jīng)制造出來,質(zhì)量能量密度達(dá)到383Wh/kg,體積能量密度為1025Wh/L,循環(huán)可以做到500次。其固態(tài)電池已經(jīng)克服掉鋰枝晶和鋰苔的問題,負(fù)極完全采用鋰金屬。
今年7月,輝能在杭州投資380億元建設(shè)其大陸區(qū)總部及全球產(chǎn)業(yè)基地項目,包括建設(shè)2GWh、5GWh固態(tài)鋰陶瓷電池芯產(chǎn)業(yè)化項目,并考慮與合資建置產(chǎn)線等。同時,8月在新加坡成立子公司,形成以“新加坡運營總部”與“中國業(yè)務(wù)運營總部”的雙軌模式經(jīng)營。
在產(chǎn)能方面,輝能規(guī)劃2021年完成2GWh的示范線,同時推進(jìn)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)園區(qū)建設(shè),2022年起通過2GWh的示范線提供幾家國營主機廠進(jìn)行第一批固態(tài)電池量產(chǎn)車的投放,力爭在2026年達(dá)到50GWh產(chǎn)能。
為確保項目的順利推進(jìn),今年4月輝能科技完成了近億美元D輪融資,此前其曾獲得軟銀中國和丹豐資本的持續(xù)投資。
星盈科技
星盈科技開發(fā)了PEO基-LFP/Li 固態(tài)電池體系,采用固相燒結(jié)離子導(dǎo)體(LLZO/LiNbO3)包覆LiFePO4和添加10-20%固態(tài)電解質(zhì);固態(tài)電解質(zhì)澆注原位固化的開發(fā)策略。該電池經(jīng)過50次循環(huán)之后還能接近98%。
其設(shè)計了一款80Ah-軟包固態(tài)電池,設(shè)計電池能量密度400wh/kg,解質(zhì)膜的厚度大概在30微米左右。
星盈科技全固態(tài)電池展望:2020年驗證固態(tài)電池材料體系,達(dá)到300Wh/Kg的5Ah軟包設(shè)計驗證;2022年固態(tài)鋰電池實現(xiàn)中試化生產(chǎn);350Wh/Kg,循環(huán)>1000次;2024年建設(shè)年產(chǎn)2GWH 的全固態(tài)鋰電池生產(chǎn)線實現(xiàn)量產(chǎn);400Wh/Kg,循環(huán)>1000次。
清陶能源
7月底,清陶能源總投資55億元的宜春固態(tài)動力鋰電池項目一期投產(chǎn),項目于去年8月動工,規(guī)劃建設(shè)年產(chǎn)10GWh固態(tài)動力鋰電池生產(chǎn)基地。其中一期投資5.5億元,年產(chǎn)1GWh固態(tài)動力鋰電池,二期投資49.5億元,新增固態(tài)動力鋰電池產(chǎn)能9GWh。
據(jù)清陶官方介紹,其固態(tài)電解液解決了規(guī)模化生產(chǎn)制造難題,聚焦氧化物,具體是以鋰鑭鋯氧材料為主體,再進(jìn)行宏量化的生產(chǎn)。同時在正極材料表面做包覆,其專門設(shè)置了一條針對高鎳材料的固態(tài)電解質(zhì)包覆產(chǎn)線等。
此外,清陶固態(tài)電池已經(jīng)裝上樣車,搭載清陶能源生產(chǎn)的第一代固態(tài)電池系統(tǒng)的純電動樣車在北汽新能源完成調(diào)試并成功下線。清陶還與合眾針對哪吒U進(jìn)行了近兩年的聯(lián)合研發(fā)和測試,搭載固態(tài)電池的哪吒U計劃年底前量產(chǎn)500臺。
融資上,清陶能源7月完成E+輪融資,由上汽資本領(lǐng)投,昆山國創(chuàng)投資集團(tuán)、淮安市淮上英才創(chuàng)投跟投。
衛(wèi)藍(lán)新能源
衛(wèi)藍(lán)新能源汽車動力電池領(lǐng)域完成了300Wh/kg以上高鎳三元正極的混合固態(tài)電池設(shè)計開發(fā),已經(jīng)給多家國際國內(nèi)整車廠送樣測試,評價結(jié)果良好,成功通過針刺、擠壓、過充、短路等濫用試驗,循環(huán)壽命達(dá)到1200次以上。
根據(jù)整車廠導(dǎo)入周期18-24個月考慮,該產(chǎn)品預(yù)計在2022年量產(chǎn),后期會根據(jù)市場情況和資金情況進(jìn)行實時調(diào)整。衛(wèi)藍(lán)新能源固態(tài)電池采用氧化物固態(tài)電解質(zhì)+原位固態(tài)化技術(shù)。
產(chǎn)能方面,其去年3月底奠基的固態(tài)電池一期項目總投資1.8億元,計劃建成年產(chǎn)1億瓦時固態(tài)電池的生產(chǎn)規(guī)模。受疫情影響,溧陽項目受疫情影響供應(yīng)商設(shè)備延遲,預(yù)計下半年投入生產(chǎn)。
贛鋒鋰業(yè)
贛鋒鋰業(yè)第一代2億瓦時固態(tài)電池中試線已順利投產(chǎn),產(chǎn)品性能全面達(dá)到其固態(tài)電池研發(fā)團(tuán)隊研制樣品的水平。
其第一代固態(tài)鋰電池研制品已通過多項第三方安全測試和多家客戶送樣測試,贛鋒固態(tài)電池選擇氧化物厚膜路線。
麻省固能(SES)
麻省固能(SES)已建立了一整套解決方案,包括金屬負(fù)極材料、高濃度鋰鹽電解質(zhì)材料,并通過硬件(材料和電芯設(shè)計)和軟件(鋰金屬電池管理系統(tǒng))的結(jié)合,可極大程度降低了鋰枝晶導(dǎo)致的安全問題。
SES同時解決了鋰金屬電池的循環(huán)和快充問題,其400wh/kg、1000wh/L以上的鋰金屬電芯能夠通過針刺,高溫等安全測試,循環(huán)500次以上,并達(dá)到12分鐘10%到80%的快充。
根據(jù)規(guī)劃,預(yù)計2022年A樣(100Ah以上),2023年B樣,到2025年能實現(xiàn)量產(chǎn)SOP。最新的進(jìn)展是,已經(jīng)在和幾家國際車企確定共同開發(fā)協(xié)議。
值得一提的是,SES還與鴻海精密與寧德時代在動力電池領(lǐng)域達(dá)成合作,并計劃在2024年推出固態(tài)電池。
Solid Power
10月,Solid Power宣布生產(chǎn)和交付其第一代2Ah的全固態(tài)電池(ASSB),能量密度達(dá)到320Wh/kg。Solid Power已經(jīng)與戰(zhàn)略合作伙伴進(jìn)行了產(chǎn)品驗證,并證實具備規(guī)模量產(chǎn)的可能性。
與18650 NMC電池相比,這種全固態(tài)電池的能量密度達(dá)到了320Wh/kg,而重量減輕了30%。電池電阻減小,同時具備較高倍率的性能,放電倍率可高達(dá)5C該公司計劃將下一代電池的能量密度提高到430 Wh/kg以上,同時保持同樣低的重量。
該產(chǎn)品準(zhǔn)備2021年投放市場,2026年應(yīng)用于汽車領(lǐng)域。去年7月,Solid Power在美國路易斯維爾開設(shè)了第一家能夠生產(chǎn)用于汽車的固態(tài)電池工廠,全部投入運營后,每年可生產(chǎn)約200件。
Quantum Scape
Quantum Scape聲稱,其鋰金屬陽極可以在15分鐘內(nèi)充電80%,消除了傳統(tǒng)陽極中存在的鋰擴散缺陷,以及擁有比鋰離子電池更高的能量密度。
Quantum Scape是大眾汽車投資的一家瑞典固態(tài)電池,并在今年6月宣布追加2億美元的投資,旨在推進(jìn)固態(tài)電池開發(fā)進(jìn)度。
最新消息是,Quantum Scape規(guī)劃在紐交所上市,并獲得由大眾汽車和卡塔爾的主權(quán)財富基金牽頭的超過10億美元的融資支持,交易預(yù)計2020年下半年完成。
三星SDI
三星高級技術(shù)研究所(SAIT)今年3月發(fā)布一款全新固態(tài)電池原型技術(shù),比傳統(tǒng)鋰離子電池體積小約50%,能量密度提高到900Wh/L,能夠讓當(dāng)前在售的新能源汽車在保持所搭載電池包體積大小不變的情況下,綜合工況續(xù)航里程提升一倍左右。
三星方面表示,其全固態(tài)技術(shù)的核心是Ag-C納米粒子復(fù)合層,這種電池可實現(xiàn)單次充電800公里續(xù)航,充電次數(shù)可超過1000次(約100萬公里的續(xù)航總里程)。目前,該電池技術(shù)還處于原型階段,尚不清楚這項技術(shù)何時應(yīng)用于實際生產(chǎn)中。
24M
24M致力于推廣單元電芯的結(jié)構(gòu),鋁箔和銅箔分別層壓到PET膜上。其電極不使用粘合劑,直接將電解質(zhì)與活性材料混合,在涂覆到箔片上。
因此,24M工藝無需大量使用惰性材料和資本密集型工藝(如干燥、溶劑回收、壓延和電解質(zhì)填充),從而大大降低了制造成本,可將資金減少多達(dá)50%。
24M可與采用半固態(tài)電極技術(shù)與固態(tài)電解質(zhì)相結(jié)合使用,半固態(tài)平臺不再是局限于實驗室的基礎(chǔ)技術(shù),京瓷等知名大公司已經(jīng)通過驗證并且開始量產(chǎn)。
伊利卡(Ilika)
英國固態(tài)電池技術(shù)開發(fā)商伊利卡(Ilika)4月完成1500萬英鎊(約合人民幣1.3億元)的股票配售以加速其固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化。
目前其已經(jīng)在英國南安普敦市的一條試驗線上生產(chǎn)Stereax電池。現(xiàn)在該公司計劃與一家或多家第三方制造工廠開展合作以大規(guī)模生產(chǎn)Stereax電池。