如今，固態(tài)電池已成為各大企業(yè)爭(zhēng)奪市場(chǎng)又一陣地。
近日，據(jù)外媒報(bào)道，寶馬和福特近日宣布向美國(guó)新創(chuàng)企業(yè)Solid Power擴(kuò)大出資，出資額與其他企業(yè)一共達(dá)到1.3億美元。寶馬和福特將于2022年分別向Solid Power采購(gòu)試驗(yàn)車用的全固體電池。

據(jù)悉，Solid Power的目標(biāo)是設(shè)計(jì)一種可以在目前鋰離子電池相同的生產(chǎn)線上生產(chǎn)的固態(tài)電池。

此前，寶馬曾表示，公司將在2030年之前推出全新的固態(tài)電池技術(shù)，并在2025年之前亮相相關(guān)車型。寶馬方面表示，其開(kāi)發(fā)的固態(tài)電池技術(shù)可將電池能量密度提高約50%。

不只寶馬和福特，現(xiàn)代汽車、豐田、蔚來(lái)、蜂巢能源等國(guó)內(nèi)外企業(yè)都在進(jìn)行固態(tài)電池技術(shù)的研發(fā)，以占領(lǐng)該領(lǐng)域。

企業(yè)競(jìng)逐固態(tài)電池

國(guó)外方面，現(xiàn)代汽車正在加速推進(jìn)固態(tài)電池的研發(fā)工作，并計(jì)劃在2025年試生產(chǎn)配備固態(tài)電池的電動(dòng)車，2027年部分批量生產(chǎn)，在2030年左右實(shí)現(xiàn)全面批量生產(chǎn)。該公司正在與三星SDI、SKI和LG新能源在內(nèi)的電池企業(yè)進(jìn)行合作，以推進(jìn)固態(tài)電池的開(kāi)發(fā)和量產(chǎn)工作。此外，大眾汽車投資的QuantumScape預(yù)計(jì)最早將在2024年為大眾電動(dòng)汽車生產(chǎn)固態(tài)電池;豐田汽車計(jì)劃在2025年與松下合作推出一款使用固態(tài)電池的限量發(fā)售的電動(dòng)汽車;本田本年度將開(kāi)始全固態(tài)電池生產(chǎn)技術(shù)驗(yàn)證，并力爭(zhēng)應(yīng)用到2020年代后期的車型上。國(guó)內(nèi)方面，今年1月，蔚來(lái)發(fā)布了150kWh固態(tài)電池包，可實(shí)現(xiàn)360Wh/kg的能量密度，并定于2022年第四季度對(duì)外交付;長(zhǎng)城汽車旗下的蜂巢能源聯(lián)手中科院建設(shè)固態(tài)電池技術(shù)研究中心，計(jì)劃2025年在量產(chǎn)車上應(yīng)用能量密度達(dá)350-500Wh/kg的固態(tài)電池;贛鋒鋰業(yè)近日宣布擬投資22億元建設(shè)高比能固態(tài)電池超薄鋰負(fù)極材料項(xiàng)目。而國(guó)軒高科、輝能科技、寧德時(shí)代等公司也有布局固態(tài)電池。

三種技術(shù)路線誰(shuí)將勝出?

因?yàn)橛霉虘B(tài)電解質(zhì)代替隔膜和電解液，所以固態(tài)電池最大的優(yōu)點(diǎn)是能量密度高。同時(shí)，因?yàn)闆](méi)有電解液，固態(tài)電池被穿刺后，不易起火和爆炸，因此更加安全。

根據(jù)電解質(zhì)的不同，目前固態(tài)電池主要有三大技術(shù)路線：聚合物、硫化物和氧化物。其中，聚合物電解質(zhì)屬于有機(jī)電解質(zhì)，而后兩種屬于無(wú)機(jī)電解質(zhì)。

整體來(lái)看，日韓企業(yè)多采用硫化物固態(tài)電解質(zhì)技術(shù)路線，中國(guó)企業(yè)以氧化物路線為主，歐美企業(yè)則在三種路線的選擇上更為均衡，如Solid Power主要研發(fā)基于硫化物的全固體電池，QuantumScape固態(tài)電池走的是氧化物路線。

不過(guò)，無(wú)論是哪種固態(tài)電解質(zhì)材料的技術(shù)路線，都有各自的缺點(diǎn)，對(duì)于參與企業(yè)來(lái)說(shuō)都是巨大的挑戰(zhàn)。

綜合來(lái)看，聚合物固態(tài)電池能量密度極低，只能在60度以上才能正常工作，并且充電倍率較差;硫化物固態(tài)電池對(duì)生產(chǎn)環(huán)境要求苛刻，還易產(chǎn)生有害氣體;氧化物固態(tài)電池的電解質(zhì)的柔韌性比較差。

而要將這些難點(diǎn)攻克，讓固態(tài)電池走出實(shí)驗(yàn)室，量產(chǎn)應(yīng)用到動(dòng)力電池領(lǐng)域，還需要很長(zhǎng)一段時(shí)間。業(yè)界認(rèn)為，受當(dāng)前技術(shù)水平的限制，距離固態(tài)電池規(guī)模化量產(chǎn)預(yù)計(jì)還需要5-10年時(shí)間。

首先在高端電動(dòng)汽車中采用

在固態(tài)電池的發(fā)展過(guò)程中，還存在許多成長(zhǎng)過(guò)程中需要面對(duì)的問(wèn)題，一些瓶頸還有待解決。這些難題包括固態(tài)電解質(zhì)材料的鋰離子電導(dǎo)率偏低、金屬鋰反復(fù)充放電的循環(huán)性問(wèn)題、電解質(zhì)可塑性差等。

因?yàn)闊o(wú)法落地，此前一直在研發(fā)固態(tài)電池的Fisker公司已經(jīng)宣布放棄對(duì)固態(tài)電池的進(jìn)一步研究。Fisker創(chuàng)始人Henrik Fisker表示，“當(dāng)你覺(jué)得完成了90%的研發(fā)工作時(shí)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，剩下的10%要比前面90%更加艱難。”

當(dāng)然，作為下一代鋰電技術(shù)的制高點(diǎn)，固態(tài)電池之所以吸引這么多企業(yè)投資，證明其還是有一定優(yōu)勢(shì)的，不過(guò)要做到降本。

彭博新能源財(cái)經(jīng)預(yù)計(jì)，固態(tài)電池將首先在高端電動(dòng)汽車中采用，其成本將在2032年下降至與傳統(tǒng)鋰離子電池的同等水平。

而隨著固態(tài)電池的更多采用，到2035年，歐洲和美國(guó)對(duì)純電動(dòng)汽車鋰電池的需求可能會(huì)增加15-27%。

可以預(yù)計(jì)，未來(lái)的固態(tài)電池大戰(zhàn)會(huì)越來(lái)越激烈，最終哪家企業(yè)或技術(shù)路線會(huì)最終勝出，讓我們拭目以待!