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日韓歐美固態(tài)電池之爭(zhēng),誰(shuí)將勝出?
日期:2023-08-28   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:sy_wangyue 打印收藏評(píng)論(0)[訂閱到郵箱]
近年來(lái),憑借安全、能量密度高、成本低等優(yōu)勢(shì),固態(tài)電池大火,國(guó)內(nèi)外企業(yè)紛紛布局。在該領(lǐng)域,國(guó)外布局較早,但國(guó)內(nèi)該產(chǎn)業(yè)發(fā)展正在提速。

之前,已經(jīng)盤(pán)點(diǎn)過(guò)國(guó)內(nèi)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè),現(xiàn)狀是半固態(tài)電池將快速產(chǎn)業(yè)化,全固態(tài)電池或?qū)?030年前后產(chǎn)業(yè)化。本期,從相關(guān)政策、企業(yè)布局、技術(shù)進(jìn)展等方面,分別對(duì)國(guó)外的日本、韓國(guó)、歐美的固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)進(jìn)行介紹。

日本

相關(guān)政策:

2018年提出了《日本汽車(chē)電動(dòng)化的基本政策和具體行動(dòng)》,明確提出下一代電池的技術(shù)開(kāi)發(fā)方向,主要包括固態(tài)電池和創(chuàng)新電池。

2020年出臺(tái)的《2050年碳中和綠色增長(zhǎng)戰(zhàn)略》進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了全固態(tài)電池和創(chuàng)新電池的實(shí)際應(yīng)用。

2022年8月,日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省牽頭建立強(qiáng)大的電池制造產(chǎn)業(yè)帶,投資共計(jì)3.4萬(wàn)億日元(約1696.87億元人民幣),并且借助產(chǎn)業(yè)帶培養(yǎng)的3萬(wàn)名電池制造方面人才中,大部分將用于固態(tài)電池領(lǐng)域。

2022 年9 月,日本電池產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略研究公私理事會(huì)發(fā)布《電池產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略》,提出到2030 年左右實(shí)現(xiàn)全固態(tài)鋰電池的正式商業(yè)化應(yīng)用的目標(biāo)。

企業(yè)布局:

2022年4月,本田汽車(chē)宣布計(jì)劃投資約430億日元(約合人民幣21.46億元)開(kāi)展全固態(tài)電池示范生產(chǎn)線,規(guī)劃于2024年春季啟動(dòng)。

豐田自1990年起開(kāi)始研究固態(tài)電池,2023年6月,該公司正在開(kāi)發(fā)一種全固態(tài)電池,目標(biāo)是在2027-2028年實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。

2023年2月,日產(chǎn)汽車(chē)已經(jīng)成功開(kāi)發(fā)出全固態(tài)電池,目標(biāo)是到2025年開(kāi)始試生產(chǎn),并于2028年量產(chǎn)一款由全固態(tài)電池驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車(chē)。

技術(shù)進(jìn)展:

在全固態(tài)電池研發(fā)方面,日本領(lǐng)先。調(diào)查世界全固態(tài)電池從自2000年至2022年3月底公開(kāi)的專(zhuān)利數(shù)來(lái)看,日本企業(yè)壟斷了前3名。且前10家企業(yè)中,6家為日本企業(yè)。

今年6月,據(jù)外媒報(bào)道,日本大阪都立大學(xué)的科學(xué)家們實(shí)現(xiàn)了Li3PS4(全固態(tài)電池的關(guān)鍵材料)高溫相的前所未有的穩(wěn)定性,從而即使在室溫下也能實(shí)現(xiàn)卓越的離子電導(dǎo)率,從而進(jìn)一步推動(dòng)全固態(tài)電池的實(shí)現(xiàn)以及該技術(shù)在電動(dòng)汽車(chē)等應(yīng)用的普及。

今年7月初,豐田公司宣布,已經(jīng)在固態(tài)電池技術(shù)上取得了重大突破,能夠?qū)㈦姵氐闹亓俊Ⅲw積和成本減半。該公司稱(chēng),已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了提高電池耐久性的方法,并相信現(xiàn)在可以制造出續(xù)航里程為1200公里的固態(tài)電池,充電時(shí)間為10分鐘或者更短。


韓國(guó)

相關(guān)政策

2021年7月,韓國(guó)政府公布的“K-Battery Development Strategy”提到,韓國(guó)政府將協(xié)助研發(fā)固態(tài)電池等新一代電池技術(shù),并推動(dòng)2027年全固態(tài)電池的實(shí)際商業(yè)化應(yīng)用。

今年4月,韓國(guó)宣布,計(jì)劃到2023年,將在電動(dòng)汽車(chē)電池行業(yè)投資20萬(wàn)億韓元(約合1102億元人民幣),以發(fā)展這一韓國(guó)國(guó)家安全和重要戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)。韓國(guó)產(chǎn)業(yè)通商資源部稱(chēng):“ 這項(xiàng)聯(lián)合投資將使韓國(guó)率先實(shí)現(xiàn)商業(yè)化固態(tài)電池生產(chǎn),成為世界上固態(tài)電池商業(yè)化的第一個(gè)國(guó)家。”

企業(yè)布局

韓國(guó)三大電池制造商LG新能源、三星SDI和SK On都已布局固態(tài)電池,其中,LG新能源預(yù)計(jì)于2026年實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池量產(chǎn);三星SDI去年3月宣布已經(jīng)開(kāi)始建造業(yè)界第一條固態(tài)電池試生產(chǎn)線——S-Line,公司計(jì)劃在2025年完成技術(shù)驗(yàn)證,2027年正式批量生產(chǎn);SK On去年1月宣布與美國(guó)佐治亞理工學(xué)院的Seung-woo Lee教授合作開(kāi)發(fā)下一代全固態(tài)電池,公司計(jì)劃2025年開(kāi)發(fā)硫化物全固態(tài)電池試制品,2029年實(shí)現(xiàn)商用化。

技術(shù)進(jìn)展

韓國(guó)研究財(cái)團(tuán)今年6月表示,高麗大學(xué)金東完教授研究組開(kāi)發(fā)出了能夠解決現(xiàn)有全固態(tài)電池工藝問(wèn)題的濕法基礎(chǔ)固體電解質(zhì)合成工藝技術(shù),成功開(kāi)發(fā)出利用原材料和微波(波長(zhǎng)范圍在1mm-1m之間)協(xié)同作用的濕法工藝。

通過(guò)此次研究,研究組不僅證明了利用微波的少量能量可以在短時(shí)間內(nèi)合成高純度的固體電解質(zhì),還一次性解決了傳統(tǒng)濕法工藝的問(wèn)題。


歐美

政策布局

歐洲方面,2018年,德國(guó)投資10億歐元,組建了屬于自己的動(dòng)力電池研究聯(lián)盟,支持固態(tài)電池發(fā)展,巴斯夫、大眾等國(guó)際巨頭加入聯(lián)盟。

2018年,歐盟更新了“地平線2020”(2018-2020)計(jì)劃,新增一個(gè)主題名為“建立一個(gè)低碳、彈性的未來(lái)氣候:下一代電池”的跨領(lǐng)域研究行動(dòng),新增資助計(jì)劃將在2019年提供1.14億歐元用于支持7個(gè)主題的電池研究課題,其中包括高性能、高安全性的車(chē)用固態(tài)電池技術(shù)。

2019年,歐盟批準(zhǔn)了“歐洲固態(tài)電池投資專(zhuān)項(xiàng)計(jì)劃”,由歐盟牽頭出資82億歐元,用于發(fā)展固態(tài)電池。

2021年,歐盟發(fā)布《2030電池創(chuàng)新路線圖》,明確固態(tài)電池為研發(fā)方向。

2022年5月,德國(guó)系統(tǒng)與創(chuàng)新研究所發(fā)布了《固態(tài)電池路線圖2035+》,來(lái)自德國(guó)和歐洲的100多名專(zhuān)家參與了該路線圖的制定。該路線圖從宏觀角度預(yù)測(cè)并詳細(xì)討論了最有前景的固態(tài)電池發(fā)展路線,并總結(jié)了固態(tài)電池在材料、組分、電芯和應(yīng)用層面上的現(xiàn)狀和前景,并與液態(tài)鋰離子電池在短( < 2025 )、中( < 2030 )和長(zhǎng)( > 2030 )時(shí)間范圍內(nèi)的預(yù)期發(fā)展進(jìn)行了比較。

美國(guó)方面,2019年8月,美國(guó)能源部宣布,總共向通用汽車(chē)投入910萬(wàn)美元研究資金,其中 200 萬(wàn)美元明確表示與固態(tài)電池的研發(fā)有關(guān)。

2021年1月,美國(guó)能源部宣布為7個(gè)項(xiàng)目額外提供4700萬(wàn)美元的資金,其中包括高通量制造突破性聚合物電解質(zhì)以實(shí)現(xiàn)低成本固態(tài)電池。

2021年6月,美國(guó)國(guó)防部先進(jìn)計(jì)劃研究局宣布啟動(dòng)MINT計(jì)劃支持固態(tài)電池研發(fā),其中包括開(kāi)展高密度固態(tài)電池研究。

2021年10月,美國(guó)能源部宣布資助2.09億美元支持先進(jìn)動(dòng)力電池技術(shù)研究,旨在實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池、快充技術(shù)等先進(jìn)動(dòng)力電池技術(shù)的研發(fā)突破。

2023年1月,美國(guó)能源部宣布向多個(gè)大學(xué)、企業(yè)資助4200萬(wàn)美元,其中包括多個(gè)固態(tài)電池項(xiàng)目的研發(fā)。

2023年4月13日,美國(guó)能源部能效和可再生能源辦公室(EERE)發(fā)布了一項(xiàng)資金約為1600萬(wàn)美元的資助實(shí)驗(yàn)室呼吁(De-LC-0000027:國(guó)家實(shí)驗(yàn)室征求加強(qiáng)國(guó)內(nèi)固態(tài)和液流電池制造能力的建議),召喚主題1為發(fā)展創(chuàng)新的固態(tài)電池制造能力。

企業(yè)布局

今年年初,寶馬集團(tuán)在公司公告中表示,將與美國(guó)初創(chuàng)公司Solid Power啟動(dòng)下一階段全固態(tài)電池的聯(lián)合研發(fā),并在其自己的電池制造中心(CMCC)采用Solid Power的全固態(tài)電池中試生產(chǎn)線,進(jìn)而朝著長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)——全固態(tài)電池的量產(chǎn)邁進(jìn)。

另一家初創(chuàng)公司QuantumScape獲得了大眾集團(tuán)累計(jì)3億美元投資,并在2022年向大眾交付了第一批A樣原型固態(tài)電池供測(cè)試。

美國(guó)的固態(tài)電池研發(fā)由初創(chuàng)型科技公司主導(dǎo),如QuantumScape、Solid Power、Solid Energy Systems等,這些初創(chuàng)公司已得到了寶馬、大眾、現(xiàn)代等汽車(chē)巨頭和多家風(fēng)投基金的投資。

技術(shù)進(jìn)展

今年5月,美國(guó)杜克大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)及其合作者發(fā)現(xiàn)了硫銀鍺礦(argyrodites)化合物的原子機(jī)制,使其成為固態(tài)電池電解質(zhì)和熱電能量轉(zhuǎn)換器的有吸引力選項(xiàng)。

今年6月,美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室宣布開(kāi)發(fā)出一種加工工藝,可改善固態(tài)電池電解質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu),大幅提升其性能,有助于研制出實(shí)用化的固態(tài)電池。相關(guān)研究成果發(fā)表于美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)《能源通訊》。


總結(jié)

固態(tài)電池市場(chǎng)空間巨大,國(guó)海證券研報(bào)預(yù)計(jì),2021-2030年全球固態(tài)電池出貨量將高速增長(zhǎng),至2030年或?qū)⑼黄?50GWh,市場(chǎng)空間有望達(dá)到1500億元以上。

在固態(tài)電池領(lǐng)域,日本走在了其他國(guó)家的前頭,不過(guò),韓國(guó)、歐洲、美國(guó),包括中國(guó),正在全力追趕。值得注意的是,各個(gè)地區(qū)選擇的固態(tài)電池技術(shù)路線不同:日韓聚焦硫化物路線,歐洲聚焦聚合物路線,中國(guó)聚焦氧化物路線,美國(guó)技術(shù)路線則更加多元化。

雖然全球企業(yè)都在加快推進(jìn)固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化,但是,固態(tài)電池真正量產(chǎn)仍有一段很長(zhǎng)的路要走,需要攻克材料、技術(shù)等方面的難題。有專(zhuān)家認(rèn)為,固態(tài)電池商業(yè)化的窗口期應(yīng)該是2025-2030年期間,2025年可能是小批量的,2030年可能會(huì)有更大規(guī)模的發(fā)展。 

原標(biāo)題:日韓歐美固態(tài)電池之爭(zhēng),誰(shuí)將勝出?
 
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