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固態(tài)電池戰(zhàn)激烈:日系一馬當(dāng)先,韓系開始抱團(tuán),德系加入競爭
日期:2020-08-11   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:sy_caimengting 打印收藏評論(0)[訂閱到郵箱]
圍繞固態(tài)電池這項前瞻技術(shù)的研發(fā)“軍備競賽”似乎一直都沒有停下來,而是有加速趨勢,包括豐田、大眾集團(tuán)、三星、寶馬、寧德時代等在內(nèi)的巨頭都在尋求固態(tài)電池領(lǐng)域的突破。近日,豐田汽車動力總成公司執(zhí)行副總裁兼電池業(yè)務(wù)總經(jīng)理海田啟司透露:“豐田希望能在2025年前量產(chǎn)固態(tài)電池。”不久前,大眾集團(tuán)向美國固態(tài)電池初創(chuàng)公司Quantum Scape增資2億美元,以進(jìn)一步開發(fā)固態(tài)電池。


固態(tài)電池戰(zhàn)激烈:日系一馬當(dāng)先,韓系開始抱團(tuán),德系加入競爭

■日系一馬當(dāng)先 推出原型產(chǎn)品

如果疫情不曾暴發(fā),如果東京奧運會不曾推遲,也許我們現(xiàn)在已經(jīng)能看到搭載固態(tài)電池的豐田電動汽車了。在去年10月東京車展開幕前夕,豐田首席技術(shù)官寺島茂樹曾透露,豐田將在2020年東京奧運會期間推出一款搭載固態(tài)電池的電動車型,并于2025年實現(xiàn)量產(chǎn)。

而今,由于疫情沖擊,東京奧運會延期到了2021年。不過,據(jù)知情人士透露,豐田仍在積極研發(fā)固態(tài)電池,并如期推出了原型產(chǎn)品,已在概念車上搭載。至于原型產(chǎn)品何時公開亮相,由于東京奧運會的開幕時間尚未敲定,目前無法準(zhǔn)確預(yù)告其亮相時間。

與現(xiàn)有三元鋰電池相比,固態(tài)電池?fù)碛兄T多優(yōu)勢,被視作下一代動力電池的發(fā)展方向之一。據(jù)海田啟司透露,豐田的固態(tài)電池原型產(chǎn)品充滿電僅需15分鐘,比現(xiàn)有鋰電池充電速度快得多;壽命方面,豐田所生產(chǎn)的固態(tài)電池有望使用30年之后,仍可保持90%以上的性能。能量密度方面,根據(jù)豐田的規(guī)劃,到2025年將把固態(tài)電池能量密度提升到現(xiàn)有鋰電池的2倍以上,預(yù)計可達(dá)到450Wh/kg,屆時搭載固態(tài)電池的電動汽車?yán)m(xù)航里程將大幅提升,可與燃油車相媲美。另外,固態(tài)電池用固態(tài)電解質(zhì)取代液態(tài)電解質(zhì),預(yù)計將比現(xiàn)在電池更輕、更持久、更安全,最終也會更便宜。

豐田并不是單打獨斗。在固態(tài)電池領(lǐng)域,豐田的合作伙伴是松下,雙方成立的合資公司——泰星能源解決方案有限公司已于今年4月投入運營,該公司業(yè)務(wù)范圍包括研發(fā)大容量鋰電池、固態(tài)電池,以及下一代電池的開發(fā)、制造與銷售。

此外,在固態(tài)電池領(lǐng)域,日本的車企、科研機(jī)構(gòu)、電池和材料企業(yè)等喜歡抱團(tuán)共同參與研究。早在2018年夏季,日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)(NEDO)啟動了固態(tài)電池開發(fā)項目,參與方包括豐田、日產(chǎn)、本田等汽車廠商,松下、GS湯淺等電池企業(yè),以及東麗、旭化成、三井化學(xué)、三菱化學(xué)等材料廠商。

■韓系開始抱團(tuán) 現(xiàn)代聯(lián)手三星

在全球動力電池市場,韓國電池三巨頭——LG化學(xué)、三星SDI和SK Innovation占有舉足輕重的地位。近一段時間以來,現(xiàn)代汽車集團(tuán)首席副會長、實際掌門人鄭義宣先后與三星電子副會長、三星集團(tuán)實際掌門人李在镕,LG集團(tuán)會長具光謨,以及SK集團(tuán)會長崔泰源會晤,探討動力電池合作及供應(yīng)事宜。

目前,在韓國,現(xiàn)代汽車集團(tuán)大部分動力電池供應(yīng)來自LG化學(xué),還有一部分來自SK Innovation。雖然三星SDI尚未與現(xiàn)代汽車集團(tuán)建立起電池供應(yīng)關(guān)系,但在上述三家電池廠商中,鄭義宣最先參觀的就是三星SDI的電池工廠,原因可能就在于三星掌握著重要的籌碼,即固態(tài)電池。

今年3月,三星高等研究院和三星日本研究所聯(lián)合公布了固態(tài)電池最新進(jìn)展。據(jù)介紹,該團(tuán)隊研發(fā)出一種高性能的銀碳基全固態(tài)電池,單次充電可提供800公里續(xù)航,循環(huán)次數(shù)高達(dá)1000次。這種高性能且長效的全固態(tài)電池,相對于鋰電池而言,能量密度更高,可達(dá)900Wh/L,從而可以帶來更大的存儲容量,并且更安全。

對于現(xiàn)代汽車集團(tuán)這樣的整車廠商來說,LG化學(xué)和SK Innovation可以滿足其當(dāng)前的動力電池需求,而三星擁有的固態(tài)電池技術(shù)無疑代表著下一代動力電池的重要方向。在會面時,以鄭義宣為代表的現(xiàn)代汽車集團(tuán)高管聽取了三星高管關(guān)于全球動力電池技術(shù)動向、三星固態(tài)電池研發(fā)進(jìn)展情況的介紹,韓國汽車業(yè)界猜測雙方未來可能在固態(tài)電池領(lǐng)域展開合作。

■德系加入競爭 熱捧初創(chuàng)企業(yè)

在汽車行業(yè)的電動化浪潮中,動力電池作為關(guān)鍵部件可以說是起著決定性作用。因此,除了電池廠商外,整車廠商也希望能掌握動力電池技術(shù)的主動權(quán),而投資初創(chuàng)公司成為重要手段之一。

今年6月,大眾集團(tuán)宣布將再一次追加對電池初創(chuàng)企業(yè)Quantum Scape的投資,此次投資額為2億美元。這并非大眾集團(tuán)的首次出資。早在2014年,大眾集團(tuán)就收購了這家公司5%的股份,但并未透露交易金額。2018年,大眾集團(tuán)出資1億美元,與Quantum Scape成立合資公司,并派遣人員參與到技術(shù)開發(fā)中。Quantum Scape是美國斯坦福大學(xué)前研究人員于2010年在加州圣何塞市成立的公司,主要從事固態(tài)電池研發(fā)工作。從這前后三次出資,可以看出大眾集團(tuán)對于這家公司以及固態(tài)電池技術(shù)的看好。

針對最新的這筆投資,大眾集團(tuán)零部件管理委員會主席托馬斯·施瑪爾表示:“我們正與合作伙伴Quantum Scape在固態(tài)電池技術(shù)方面取得進(jìn)步,此次投資將進(jìn)一步推進(jìn)我們在全固態(tài)電池領(lǐng)域的研發(fā)。”

大眾集團(tuán)曾表示,固態(tài)電池能使高爾夫純電動版的續(xù)駛里程從300公里提升至750公里。對于固態(tài)電池的量產(chǎn)時間節(jié)點,大眾集團(tuán)的預(yù)估與豐田類似,其目標(biāo)是與Quantum Scape在2025年建成一條固態(tài)電池生產(chǎn)線,而工廠建設(shè)計劃將在今年年內(nèi)敲定。

彭博社NEF公司能源存儲主管詹姆斯·弗里斯表示,2025年左右是固態(tài)電池廣泛商業(yè)化的一個現(xiàn)實的時間節(jié)點,且從能源技術(shù)的角度來看,并不是很遙遠(yuǎn)。“坦白說,美國很多初創(chuàng)公司都在從事這方面的研究。”他說。

Solid Power是一家位于美國科羅拉多州的固態(tài)電池初創(chuàng)公司,也是熱門的投資對象。早在2017年9月,美國電池制造商A123公司宣布對Solid Power進(jìn)行投資,以研發(fā)世界一流的電池技術(shù)。2017年12月,寶馬宣布與Solid Power合作,共同研發(fā)固態(tài)電池技術(shù)。此后,Solid Power完成了包括多家車企領(lǐng)投的A輪和B輪融資。

Solid Power首席執(zhí)行官道格·坎貝爾指出,目前市場上的三元鋰電池能量密度已經(jīng)逐漸接近理論極限,而固態(tài)電池技術(shù)可能是提高能量密度最直接的途徑。在他看來,固態(tài)電池將是后鋰離子時代的主導(dǎo)科技,并將成為電動汽車、電子產(chǎn)品以及醫(yī)療裝備行業(yè)的規(guī)則改變者。

■商業(yè)化落地難 多重瓶頸待破

在中國,去年12月,工信部發(fā)布《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》(征求意見稿),在“實施電池技術(shù)突破行動”中,加快固態(tài)動力電池技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化被列為“新能源汽車核心技術(shù)攻關(guān)工程”。這意味著固態(tài)電池有望上升至國家戰(zhàn)略層面。另外,寧德時代、比亞迪、國軒高科、輝能科技、贛鋒鋰業(yè)等一批廠商正在參與固態(tài)電池的研發(fā)。光大證券在不久前發(fā)布的一份報告中指出,固態(tài)電池將成為搶占下一代鋰電技術(shù)的制高點,而當(dāng)前固態(tài)電池領(lǐng)域進(jìn)入“軍備競賽”階段,國內(nèi)外各企業(yè)期望搶占先機(jī)以贏得市場份額。

在穩(wěn)步推進(jìn)研發(fā)的同時,業(yè)內(nèi)人士對于固態(tài)電池的商業(yè)化障礙也有著清醒的認(rèn)識。光大證券指出,固態(tài)電池的工藝路線尚不成熟,降本仍是一個漫長的過程,全面產(chǎn)業(yè)化預(yù)計需要5~10年。

海田啟司坦言,受限于耐久性和安全性,豐田的工程師們尚未能真正發(fā)掘出固態(tài)電池能量密度大幅提升的潛力,目前正在調(diào)整電池的陽極和其他材料構(gòu)成。豐田傾向于使用硫基電解質(zhì),因為這種電解質(zhì)似乎能更有效地促進(jìn)鋰離子在電極之間的轉(zhuǎn)移,而豐田面臨的挑戰(zhàn)是開發(fā)一種既能緊密壓縮又能保持彈性的電解質(zhì)。

另外,生產(chǎn)方面,固態(tài)電池必須在超干燥的環(huán)境中生產(chǎn),目前豐田的固態(tài)電池是在一個名為“手套箱”的透明盒子中生產(chǎn)的,工人們通過緊密嵌在盒子上的橡膠手套將手伸入其中,“這一過程緩慢、笨拙,不適合大規(guī)模生產(chǎn)。”海田啟司還說,固態(tài)電池要想與內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)相抗衡,成本必須低于100美元/kWh。

海田啟司表示,和很多前瞻性技術(shù)一樣,固態(tài)電池的商業(yè)化還面臨著各種阻礙,現(xiàn)在討論固態(tài)電池的上市時間還太早。不過,豐田希望能在2025年實現(xiàn)小批量生產(chǎn)。事實上,今年年初,豐田先進(jìn)材料技術(shù)部首席專業(yè)工程師中西真二在介紹固態(tài)電池研究項目時也表態(tài)稱,雖然固態(tài)電池還處于研究階段,但生產(chǎn)技術(shù)某種程度上也在同步推進(jìn),即使距離真正的量產(chǎn)還有一些距離,但豐田的相關(guān)研發(fā)工作正在穩(wěn)步推進(jìn)。 

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來源:中國汽車報
 
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