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固態(tài)電池行業(yè)正處于從0到1的階段
日期:2023-04-26   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:sy_qianjiao 打印收藏評(píng)論(0)[訂閱到郵箱]
近日,寧德時(shí)代發(fā)布了新的電池技術(shù)——凝聚態(tài)電池,主打高比能和高安全,單體能量密度高達(dá)500Wh/kg。

據(jù)寧德時(shí)代介紹,針對(duì)超高比能化學(xué)材料的電化學(xué)反應(yīng)變化,凝聚態(tài)電池采用了高動(dòng)力仿生凝聚態(tài)電解質(zhì),可以構(gòu)建微米級(jí)別自適應(yīng)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),在增強(qiáng)微觀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的同時(shí),提高電池動(dòng)力學(xué)性能。

值得注意的是,在固態(tài)電池、半固態(tài)電池一而再、再而三的“跳票”的情況下,在發(fā)布會(huì)上,寧德時(shí)代首席技術(shù)官吳凱表示,今年底前寧德時(shí)代將形成量產(chǎn)凝聚態(tài)汽車電池的能力,同時(shí)也已經(jīng)與民用飛機(jī)公司合作開發(fā)電動(dòng)機(jī)。

中金公司研報(bào)指出預(yù)計(jì)年內(nèi)有多個(gè)車企品牌搭載半固態(tài)電池率先量產(chǎn),建議關(guān)注固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈從0到1環(huán)節(jié)投資機(jī)遇。

那么什么是固態(tài)電池呢?其和傳統(tǒng)鋰離子電池相比又有什么優(yōu)點(diǎn)呢?

固態(tài)電池行業(yè)正處于從0到1的階段

所謂固態(tài)電池,就是指采用固態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池。

固態(tài)電池是一種電池科技。與現(xiàn)今普遍使用的鋰離子電池和鋰離子聚合物電池不同的是,固態(tài)電池是一種使用固體電極和固體電解質(zhì)的電池。

由于科學(xué)界認(rèn)為鋰離子電池已經(jīng)到達(dá)極限,固態(tài)電池于近年被視為可以繼承鋰離子電池地位的電池。固態(tài)鋰電池技術(shù)采用鋰、鈉制成的玻璃化合物為傳導(dǎo)物質(zhì),取代以往鋰電池的電解液,大大提升鋰電池的能量密度。

固態(tài)電池與目前主流的傳統(tǒng)鋰離子電池最大的不同在于電解質(zhì)。固態(tài)電池是使用固體電解質(zhì),替代了傳統(tǒng)鋰離子電池的電解液和隔膜。而傳統(tǒng)鋰離子電池主要由正負(fù)極材料、電解液和隔膜組成。正負(fù)極材料決定了電池的容量,電解液及隔膜作為傳輸鋰離子的介質(zhì)。這個(gè)就是本質(zhì)的區(qū)別。

固態(tài)電池可兼顧高安全性、高比容量,遠(yuǎn)期可實(shí)現(xiàn)較液態(tài)電池更低制造成本。固態(tài)電池可兼顧高安全性和高比容量電極材料,是實(shí)現(xiàn)更高能量密度的必要路徑,同時(shí)由于更高的理論模組空間利用率、更簡(jiǎn)化的電池組裝工序,其具備較液態(tài)電池更低的理論成本。

從安全性看,固態(tài)電解質(zhì)材料熱穩(wěn)定性好、不易燃燒且固態(tài)電池?zé)o電解液泄露風(fēng)險(xiǎn),具有更好的安全性。

從能量密度看,固態(tài)電池與鋰金屬負(fù)極兼容性好,模組空間利用率高、配組靈活,有望進(jìn)一步提升能量密度。

雖然固態(tài)電池優(yōu)點(diǎn)很多,但固態(tài)電池應(yīng)用之路困難重重,仍需解決幾大痛點(diǎn)。

第一是供應(yīng)鏈重塑:固態(tài)電池相比現(xiàn)有成熟的液態(tài)鋰電池技術(shù)變更巨大,需重塑本就極其復(fù)雜的鋰電池供應(yīng)鏈,任重道遠(yuǎn)。

第二是降低成本:固態(tài)電池采用的預(yù)鋰化硅碳負(fù)極或遠(yuǎn)景金屬鋰負(fù)極、高鎳正極、固態(tài)電解質(zhì)等新科技材料生產(chǎn)成本遠(yuǎn)高于目前對(duì)應(yīng)的材料,降本之路極其艱巨漫長(zhǎng)。

第三是快充效率不佳,固態(tài)電解質(zhì)導(dǎo)電率僅為電解液十分之一,快充效率不佳,嚴(yán)重影響實(shí)際應(yīng)用。

產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程方面光大證券預(yù)計(jì)2023年全球半固態(tài)電池滲透率為1%。分別搭載衛(wèi)藍(lán)新能源、贛鋒鋰業(yè)半固態(tài)電池的蔚來(lái)ET7、東風(fēng)E70,搭載半固態(tài)電池的賽力斯純電動(dòng)SUV、東風(fēng)追光轎車均于2022-2023年已經(jīng)/計(jì)劃交付。此外,清陶能源、國(guó)軒高科、孚能科技生產(chǎn)的半固態(tài)電池也于2022-2023年已經(jīng)或計(jì)劃裝車。根據(jù)測(cè)算,2023年全球半固態(tài)電池滲透率約為1%,需求達(dá)到約8.8GWh, 2023-2030年,全球固態(tài)電池需求增長(zhǎng)的CAGR為63.7%。

在市場(chǎng)規(guī)模方面,觀研天下測(cè)算,中國(guó)固態(tài)電池規(guī)模有望在2025年達(dá)到29億元,2030年突破200億元,預(yù)計(jì)2022年至2030年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)55.01%。在出貨量方面,國(guó)內(nèi)出貨量有望在2025年達(dá)24GWh,2030年突破250GWh,2022年至2030年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)74.66%。

固態(tài)電池對(duì)行業(yè)有何影響

無(wú)論是半固態(tài)電池還是固態(tài)電池影響主要在電池的材料方面。其中半固態(tài)電池對(duì)現(xiàn)有材料體系沖擊較小。

信達(dá)證券指出正極材料方面:目前現(xiàn)有的磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鈷酸鋰、三元 NCM 等正極材料仍可延續(xù)使用。負(fù)極材料方面:目前主流的石墨系、以及未來(lái)的硅碳系均可使用,由于半固態(tài)電池中仍然存在一定量的液態(tài)電解質(zhì),所以鋰金屬負(fù)極目前尚不適用。

電解液方面:目前仍需要少量的有機(jī)溶劑浸漬,現(xiàn)有主流的鋰鹽 LiPF6以及 LiTFSI、LiFSI 等新型鋰鹽仍然需要添加;隔膜方面:由于半固態(tài)電池中仍然存在一定量的液態(tài)電解質(zhì),仍然需要隔膜隔絕正負(fù)極防止短路,而且在一些情況下隔膜仍然要被用作骨架支撐,但是對(duì)隔膜的技術(shù)要求可能會(huì)發(fā)生變化。

而全固態(tài)電池或?qū)?duì)傳統(tǒng)液態(tài)電池四大材料體系造成較大的沖擊。正極材料未來(lái)更可能使用高比能材料;負(fù)極材料中金屬鋰有望應(yīng)用;電解質(zhì)體系中液態(tài)溶劑將被完全取代;隔膜將被逐步替代。

從應(yīng)用節(jié)點(diǎn)看,半固態(tài)電池或在2023到2025年實(shí)現(xiàn)小批量裝車使用,而全固態(tài)電池或在2030年前后迎來(lái)商業(yè)化轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

半固態(tài)電池可以關(guān)注上海洗霸、高樂(lè)股份、金龍羽、當(dāng)升科技、贛鋒鋰業(yè)等。

固態(tài)電池可以關(guān)注寧德時(shí)代、比亞迪、國(guó)軒高科、蜂巢能源、孚能科技、衛(wèi)藍(lán)新能源、清陶能源、贛鋒鋰業(yè)等。

原標(biāo)題: 固態(tài)電池行業(yè)正處于從0到1的階段
 
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