全固態(tài)電池量產倒計時:2027年能否叩開商業(yè)化之門?
2025年03月06日 13:31 1376次瀏覽 來源: 中國工業(yè)報 分類: 稀有稀土 作者: 祁曉玲
■ 中國工業(yè)報記者 祁曉玲
在新能源汽車產業(yè)蓬勃發(fā)展的當下,電池技術作為核心驅動力,始終是行業(yè)關注的焦點。全固態(tài)電池,作為一種極具潛力的新型電池技術,正逐漸走進大眾視野,被視為解決新能源汽車續(xù)航與安全兩大痛點的關鍵,有望成為全球動力電池 “下半場” 競爭的焦點之一。
與傳統(tǒng)的液態(tài)鋰離子電池相比,全固態(tài)電池因高能量密度、高安全性等特性,被視為下一代動力電池的“終極目標”。全球新能源汽車產業(yè)鏈正加速布局,日本、韓國等傳統(tǒng)汽車強國試圖通過固態(tài)電池實現(xiàn)“換道超車”。中國作為新能源汽車和動力電池領域的領跑者,如何突破技術瓶頸、加速產業(yè)化進程,成為行業(yè)關注的話題。
近日,在第二屆中國全固態(tài)電池創(chuàng)新發(fā)展高峰論壇上,諸多業(yè)內專家和企業(yè)代表共同探討了全固態(tài)電池的發(fā)展現(xiàn)狀與未來趨勢,并釋放出了一個令人振奮的信號:2027年全固態(tài)電池有望實現(xiàn)小規(guī)模量產。然而,這一目標的實現(xiàn)并非一帆風順,在邁向量產的道路上,全固態(tài)電池仍面臨著諸多技術難點和問題,亟待行業(yè)內各方共同攻克。
量產時間漸近 前景令人期待
2027年全固態(tài)電池有望實現(xiàn)小規(guī)模量產,比亞迪、寧德時代等積極布局,顯示出全固態(tài)電池在產業(yè)界熱度不斷攀升,也讓人們看到了其實現(xiàn)量產的堅定步伐。
全國政協(xié)常委、經濟委員會副主任,工業(yè)和信息化部原部長苗圩在高峰論壇上指出,從當前全球固態(tài)電池研發(fā)進展來看,量產技術工藝雖有待成熟,但 2027 年前后有望實現(xiàn)小批量生產。
中國科學院院士、中國全固態(tài)電池產學研協(xié)同創(chuàng)新平臺理事長歐陽明高更是明確了發(fā)展路徑,他強調當前要聚焦以硫化物電解質為主體電解質,匹配高鎳三元正極和硅碳負極的技術路線,以能量密度400 瓦時/公斤、循環(huán)壽命1000 次以上為性能目標,確保2027年實現(xiàn)轎車小批量裝車,2030年實現(xiàn)規(guī)模量產。這一清晰的規(guī)劃,為全固態(tài)電池的研發(fā)和生產提供了具體的方向,讓企業(yè)和科研機構在技術攻關中有了更明確的目標。
眾多企業(yè)也紛紛公布了自己的量產計劃。比亞迪鋰電池有限公司CTO 孫華軍透露,比亞迪計劃 2027 年左右啟動批量示范裝車應用,預計在 2030 年前后實現(xiàn)大規(guī)模量產。
寧德時代主攻硫化物路線,正開展 20 安時樣件的試制,預計在 2027 年小批量生產。不同技術路線的選擇,反映了企業(yè)自身的技術優(yōu)勢、戰(zhàn)略規(guī)劃以及對市場需求的判斷。這些企業(yè)的積極布局,顯示出全固態(tài)電池在產業(yè)界熱度不斷攀升,也讓人們看到了其實現(xiàn)量產的堅定步伐。
然而,2027年的小規(guī)模量產目標并非觸手可及,全固態(tài)電池在技術、工藝和成本等方面仍面臨著諸多嚴峻的挑戰(zhàn),這些挑戰(zhàn)猶如一道道關卡,橫亙在全固態(tài)電池邁向大規(guī)模商業(yè)化應用的道路上。
技術瓶頸待突破 成本居高不下
固態(tài)電池的技術成熟度、生產工藝以及高昂的成本是阻礙其實現(xiàn)大規(guī)模量產的三大障礙。其中,成本問題是全固態(tài)電池實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應用的一大 “攔路虎”。
苗圩表示,總體來看,全固態(tài)電池還需要兩到三年才可以量產,此前部分企業(yè)宣布已經量產裝車的固態(tài)電池大部分是半固態(tài)電池。
苗圩強調,固態(tài)電池的技術成熟度、生產工藝以及高昂的成本是阻礙其實現(xiàn)大規(guī)模量產的三大障礙。
成本問題是全固態(tài)電池實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應用的一大 “攔路虎”。在材料成本方面,全固態(tài)電池電解質中可能會用到一些高價稀有金屬,如鋯、鍺等,這些稀有金屬的稀缺性和高成本,使得全固態(tài)電池的材料成本居高不下。
以硫化物電解質為例,其制備過程中需要使用到鋰、硫等原材料,這些原材料的價格波動較大,且隨著市場需求的增加,價格有進一步上漲的趨勢。
據相關數據顯示,在沒有大規(guī)模量產的前提下,全固態(tài)電池材料成本約為1.5-2.5元/瓦時,相比之下,當前液態(tài)鋰離子電池單體成本大體是 0.5 元/瓦時左右。這意味著,一個100 度的全固態(tài)電池包,僅材料成本就可能高達15-25 萬元,是液態(tài)電池包材料成本的數倍之多。如此高昂的材料成本,無疑大大增加了全固態(tài)電池的生產成本,使得其在市場競爭中缺乏價格優(yōu)勢。“因此,在相當長的時間內,液態(tài)電池和固態(tài)電池很可能是在市場上并存關系,而非取代。”苗圩表示。
全固態(tài)電池的生產技術要求極高,涉及高溫高壓等復雜條件,這不僅增加了設備投入,還使得生產難度大幅提升。與傳統(tǒng)液態(tài)電池的生產工藝相比,全固態(tài)電池的生產工藝更為復雜,需要更高的精度和更嚴格的環(huán)境控制。
硫化物電解質的制備過程,需要在嚴格的無水無氧環(huán)境下進行,以防止硫化物與空氣中的水分和氧氣發(fā)生反應,影響電解質的性能。這就需要配備專門的手套箱等設備,增加了生產設備的投入成本。
苗圩提醒,“需要澄清的事實是,半固態(tài)電池仍然屬于液態(tài)電池的范疇,不能與固態(tài)電池混為一談。絕不是液態(tài)電池隨著電解液液體的減少就可以發(fā)展成為固態(tài)電池,這是完全兩個不同的概念。”他認為,從目前全球固態(tài)電池研發(fā)進展的情況來看,固態(tài)電池技術、工藝還沒有成熟,大體上2027年前后才能實現(xiàn)小批量生產之后,距離大規(guī)模的量產還需要更長的時間。
面對諸多技術難題,企業(yè)和科研機構需加大研發(fā)投入,深入研究各種技術路線,探索新材料和工藝,以突破現(xiàn)有技術瓶頸。據孫華軍介紹,比亞迪自 2013 年就啟動了全固態(tài)電池研發(fā),歷經技術路線探索、可行性驗證等階段,不斷投入資源進行技術攻關。截至目前,公司已在材料、電極和電芯等方面取得顯著成果,為全固態(tài)電池的產業(yè)化奠定了堅實基礎。加大研發(fā)投入還能促進技術的快速迭代。通過持續(xù)的研發(fā)投入,企業(yè)和科研機構可以不斷優(yōu)化材料性能、改進工藝,提高全固態(tài)電池的能量密度、循環(huán)壽命和安全性等關鍵性能指標。這不僅有助于提升全固態(tài)電池在市場上的競爭力,還能推動整個行業(yè)的技術進步,加速全固態(tài)電池的產業(yè)化進程。
政府也應出臺相關政策,給予研發(fā)補貼、稅收優(yōu)惠等支持,鼓勵企業(yè)和科研機構加大研發(fā)投入。加強行業(yè)標準制定和監(jiān)管,規(guī)范市場秩序,為全固態(tài)電池的發(fā)展創(chuàng)造良好的政策環(huán)境。2023 年 1 月,工信部、教育部、科技部、人民銀行、國家金融監(jiān)督管理總局、能源局聯(lián)合發(fā)布《推動能源電子產業(yè)發(fā)展的指導意見》,提出開發(fā)安全經濟的新型儲能電池,加強新型儲能電池產業(yè)化技術攻關,推進先進儲能技術及產品規(guī)?;瘧?,加快研發(fā)固態(tài)電池,加強固態(tài)電池標準體系研究。這一政策的出臺,為全固態(tài)電池的研發(fā)和產業(yè)化提供了明確的指導方向,也為企業(yè)和科研機構提供了政策支持和保障。
產學研合作也是加速技術轉化和應用的重要途徑。高校和科研機構在基礎研究方面具有深厚的實力,能夠為全固態(tài)電池的發(fā)展提供理論支持和技術儲備。企業(yè)則在產業(yè)化應用方面具有優(yōu)勢,能夠將科研成果快速轉化為實際產品。通過產學研合作,可以實現(xiàn)優(yōu)勢互補,加速全固態(tài)電池的技術創(chuàng)新和產業(yè)化進程。
一汽集團首席科學家兼研發(fā)總院高端汽車集成與控制全國重點實驗室主任王德平建議,行業(yè)需加快標準制定,知識產權布局和產業(yè)協(xié)同,積極參與國際標準的制定,持續(xù)通過關鍵技術突破和跨領域工程技術攻關,實現(xiàn)整個產業(yè)升級的良性循環(huán),持續(xù)保持我國動力電池的領先地位。
責任編輯:任飛
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