固态电池作为下一代电池技术的代表,近两年商业进程明显加速。固态电池由固体电极与固体电解质构成,核心材料包括正极、负极及固态电解质三大部分。正极材料多选用氧化物、硫化物或硒化物等复合化合物;负极常采用金属锂或碳质材料;固态电解质则主要由氧化物或硫化物等固体物质制成。
固态锂电池革命性地采用了固体电极与固体电解质,摒弃了有机电解液及塑料高分子隔膜,未来负极材料有望以锂金属取代石墨和硅。
此外,固态电池的两大优势在于卓越的安全性和高能量密度,同时还在轻量化、长循环寿命及宽泛的工作温度范围等方面展现出优势。
液态锂电含有低沸点的碳酸酯类组分而易燃易挥发,高温条件下电解液会与正负极发生反应产生气体,聚乙烯膜在高温下易熔化。固态锂电采用的固态电解质具有高熔沸点,且不存在液态电解液,因此从根本上消除了燃烧风险。固态电池还具备宽广的工作温度范围,覆盖从-30°C至100°C。
不过由于材料性能限制与成本控制挑战,固态电池的大规模量产尚需时日。
在固态电池领域,全固态与半固态电池展现出不同的技术路径。其中全固态电池与现有的液态电池体系存在较大差异,而半固态电池则与之保持较高的相似性。
半固态电池作为当前的技术过渡方案,其核心聚焦于材料体系的革新。半固态电池融合了固态与液态电解质,通过减少电解液用量而非彻底改变体系,为正极、负极、隔膜、电解质及电解液等多个方面的创新提供了空间。
半固态电池与液态电池在体系上保持高度一致,部分材料如隔膜等可互通使用,而且生产工艺大多重叠。
相比之下,全固态电池在量产上仍面临诸多难题,如固固界面接触不良、高昂的生产成本等,预计在未来2-3年内,半固态电池将率先实现规模化应用。
国内电池及材料企业正加速布局固态电池领域,半固态电池已成功应用于车辆中。
该领域不仅包括清陶能源、卫蓝新能源等新兴企业,还有赣锋锂业、孚能科技、国轩高科等传统液态锂电企业的加入。
宁德时代聚焦于凝聚态电池的研发,并与商飞合资成立了商飞时代;赣锋锂业的2GWh一代固态电池产线正逐步投产;孚能科技已有半固态产品量产并装车;国轩高科发布了能量密度为360Wh/kg的半固态电池。
在材料供应方面,三祥新材、瑞泰新材、翔丰华、上海洗霸、当升科技、容百科技等主要厂商已成功将产品导入固态电池客户,并实现了批量销售。此外,卫蓝新能源与蔚来汽车携手,智己汽车在今年发布的L6车型中,搭载了清陶能源的半固态电池。业内普遍认为,2027年和2030年是固态电池产业化的关键节点。在产业链各方加速布局下,固态电池正在迎来高速发展机遇。
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