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首条1GWh固态电池产线将诞生!“三元颠覆者”已吹响冲锋号

“固态电池将成为三元电池的颠覆者。” 国家工信部培训中心汽车专家张翔曾如此论断,他认为固态电池将成为电动汽车取代传统燃油汽车的利器。而如今,固态电池的产业化进程正在加快,企业的投资热情也在不断升温。

固态电池将迎投产小高潮

近日,辉能科技与南都电源就固态电池生产技术授权合作案达成初步共识,辉能科技授权能量密度约240Wh/kg的固态电池电芯生产技术给南都电源,并提供生产所需之核心设备与材料,而南都电源将建国内首条1GWh规模的固态电池生产线。

此前辉能科技CEO杨思枏曾表示将采取“类高通商业模式”,授权固态电池专利技术及量产用之生产设备给电池厂和车企。杨思枏不无得意地指出:“通过IP授权模式,可以缩短产业研发固态电池的时间,我们有信心在两三年内让辉能固态电池技术逐步在全球开枝散叶。”

电池中国网了解到,辉能科技其实早在2013年就实现了固态电池的量产,不过主要应用在消费电子领域,近两年来则加速了在新能源汽车领域的布局。辉能科技于2013年在台湾建成的G1工厂,是全球首家可以实现固态锂电池卷片生产的产线,并计划于2019年年底完成1GWh的扩建,届时固态电池总产能将达1.5~2GWh。

而前不久,国内另一家电池企业江苏卫蓝新能源电池有限公司(简称“江苏卫蓝”)举行了固态电池项目奠基仪式。该项目总投资5亿元,一期投资1.8亿元,计划于2020年投产,建成后将形成年产0.1GWh固态电池生产线。如果按照这种节奏,近一两年内固态电池产线或许将迎来一轮不小的投产潮。

实际上,除了辉能科技和江苏卫蓝,国内锂电池企业及材料企业,如宁德时代、比亚迪、国轩高科、中航锂电、江苏清陶、力神电池、亿纬锂能、横店东磁、珈伟股份、当升科技、赣锋锂业、贝特瑞等,也都布局了固态锂电池技术开发。

特别值得一提的是,2018年11月苏州清陶固态锂电池生产线在江苏昆山建成投产,可日产1万只固态电池,能量密度可达400Wh/kg以上,预计在2020年进入动力电池应用领域,中国固态锂电池产业化迈出了标志性的一步。

而在整车应用方面,2019年年初,天际汽车展出了国内首辆固态电池电动汽车ME7。天际汽车董事长兼CEO张海亮表示,天际固态电池将于2021年批量生产并装车上市,电芯能量密度可以超过300Wh/kg。届时,天际汽车将成为国内首家采用固态电池的主机厂,天际ME7也将成为国内首款以固态电池作为动力来源的新能源汽车。

在国际上,全球众多知名企业包括丰田、松下、三星、三菱、宝马、大众、现代等也都已经大量投资固态电池,并且有不少企业采取了联盟开发的模式。其中,日本的丰田、本田、日产、松下等23家汽车、电池和材料企业,计划到2022年全面掌握全固态电池相关技术,到2030年前后将每千瓦时电池组的成本降至锂电池的约30%。韩国三大电池厂商LG化学、三星SDI和SKI也组成联盟,共同开发包括固态电池在内的下一代核心电池技术。

固态电池向三元发起攻击

固态电池之所以能被业界广泛看好,是因为其优异的性能优势。作为在动力电池领域的领导者,日本和中国都计划到 2030 年将动力电池电芯能量密度提升到 500 Wh/kg。而从理论上讲,传统的液态电解质锂电池极限能量密度不可能高于500 Wh/kg,而全固态电池目前的能量密度已经能够达到400 Wh/kg,预估最大潜力值可高达 900 Wh/Kg。

另外,除了能量密度的局限,当前主流的三元锂电池安全问题也比较突出。“无论从化学结构,还是从电池结构来讲,三元材料都非常容易发热,有爆炸的风险。然而现阶段,还没有完善的解决办法。” 北京大学新能源材料与技术实验室主任其鲁表示。而固态电池在安全方面的优势非常明显,固态电解质不可燃、无腐蚀、不挥发、不漏液,搭载固态电池汽车的自燃概率会大大降低。

不过固态电池要实现大规模商业化推广,也存在不少障碍。据了解,固体电解质存在与电极间界面阻抗大,界面相容性较差,同时充放电过程中各材料的体积膨胀和收缩,导致界面容易分离等问题。正如江苏卫蓝执行总监向晋所说,目前固态电池的主要问题还是界面问题。

L.E.K.(艾意凯)咨询中国区合伙人,工业与高科技领域负责人滕勇也认为,目前固态电池的发展仍面临着低离子电导率和高界面阻抗的技术瓶颈,在突破之前尚无法替代三元锂电池体系。

不过,滕勇的看法还是比较乐观,认为在兼顾能量密度和安全性能方面,固态电池技术优势非常显著。他预计,固态电池将在2023-2025年之间开始实现商业化应用,并于2025-2030年实现规模化量产。

而中国业内研究资深人士史晨星认为,固态电池等新型电池未来发展之路将经以下阶段:2020年前采用高镍正极+准固态电解质+硅碳负极实现300Wh/Kg,2025年前采用富锂正极+全固态电解质+硅碳/锂金属负极电池实现400Wh/Kg,2030年前燃料/锂硫/空气电池实现500Wh/Kg。

虽然固态电池的商业化进程还有一段路程要走,三元电池也将长期占据新能源汽车动力系统的C位,不过战斗已经打响了,固态电池已经向三元电池的阵地吹起了冲锋号!

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