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全固态电池三大技术路线，谁将最终胜出？

时间:2024-04-22 18:17来源:绿研院 作者:子蕊
点击: 次
近年来，凭借高密度、更安全性、寿命长等优点，被认为是“最具潜力的下一代锂电池技术”的固态电池受到市场关注，最新消息不断。
 
今年3月16日，中国科学技术协会主席万钢在中国电动汽车百人会论坛（2024）上表示：“当前全固态电池在能量密度、安全性、宽领域和高环境适应方面较传统的业态电池具有明显优势，能够更好支撑新能源汽车在全气候、全场景、高安全使用的需求，它是当前新一代新能源汽车发展的重要方向。”不过，他也提出，全固态电池还需要进一步深入研究才能走上产业化。
 
据不完全统计，宁德时代、亿纬锂能、卫蓝新能源、清陶能源、赣锋锂业、蜂巢能源、国轩高科、孚能科技、力神电池、正力新能、LG 新能源、SK On等电池企业，以及北汽、吉利、东风、蔚来、上汽、长安、广汽、宝马、大众、丰田、日产、福特等车企，都在进行固态电池技术的研发，并加快产业化落地。
 
那么，全固态电池有哪些技术路线，未来将如何发展，接下来就来了解一下：
 
固态电池的三大技术路线
 
据了解，根据电解质的不同，目前固态电池主要有三大技术路线，分别为聚合物、硫化物和氧化物。其中，聚合物电解质属于有机电解质，而后两种属于无机电解质。
 
整体来看，中国企业以氧化物路线为主，日韩企业多采用硫化物固态电解质技术路线，欧美企业则在三种路线的选择上更为均衡。
 
三种技术路线各有优缺点，具体来看：硫化物电解质的电导率最高，潜力较大。但由于热稳定性差，使得制备工艺复杂且成本较高；聚合物电解质易于加工，与现有液态电解液的生产设备、工艺较为兼容，且成本低。但其电导率较低、稳定性较差，潜力有限；相较于其他两类，氧化物电解质的电导率介于聚合物和硫化物之间，兼具机械稳定性和电化学稳定性，成本也有优势。
 
综合考虑制备难度、成本等因素，氧化物电解质的产业链已基本成熟。初创公司已经开始进入量产阶段，代表性电池企业包括卫蓝、清陶、赣锋锂电等。因此，氧化物被认为是目前最容易实现规模化量产的固态电解质。
 
绿研院注意到，近期，多家企业和科研院所公开了各种在全固态电池领域的最新动态：
 
蓝海华腾司投资的高能时代硫化物全固态锂电池研发进展顺利，目前已经完成20Ah级全固态电芯A样开发，同时公司正在搭建中试线，预计2024年底可以实现5Ah以内小电芯量产。
 
4月8日，中国科学院青岛能源所武建飞、高静、袁勋、高源等在《ACS应用材料与接口》发表论文，该团队解决了硫化物全固态电池叠层工艺的行业痛点及瓶颈问题，打通了硫化物全固态电池的大型车载电池制作工艺的最后一道难关，在硫化物软包电池叠片技术上取得关键性突破。
 
当升科技4月19日在投资者互动平台表示，公司已系统布局氧化物、硫化物、聚合物等主流固态电池用关键材料技术路线。未来，公司会根据市场情况和客户需求持续推进固态锂电材料生产及销售。
 
全固态电池何时产业化？
 
今年1月22日，中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高表示，全固态电池是公认的下一代电池的首选方案之一，被列入中国、美国、欧盟、日韩等主要国家的发展战略，也成为下一代电池技术竞争的关键制高点。2030年左右全固态电池产业化突破的可能性极大，中国电池产业需要敲响警钟。
 
“只有全固态电池需要我们联合起来攻关，也只有全固态是我们面对的威胁和挑战。我们（的电池产业）现在已经是全球领先了，我们不想被颠覆，但是因为全固态有这种颠覆性的潜力，我们还存在风险，（虽然）还不是现实。”欧阳明高表示。
 
欧阳明高认为，全固态电池相较液态电池具备颠覆性的技术潜力，一是高安全性，二是高能量密度，三是高功率特性，四是温度适应性好，五是材料选择范围更广。
 
目前，全固态电池已开始成为国家之间竞争的新方向。据欧阳明高介绍，日本是举国家之力推动全固态电池商业化，拥有官—产—学联盟，丰田、本田、日产目前在全球，既研发全固态电池又生产整车，在电池与整车性能匹配结合方面比较有优势，其中丰田做的最早也最深。韩国三大电池厂LG新能源、三星SDI和SK On，在全固态电池方面也都取得了实质性的进展。
 
“全固态电池产业化仍然面临一系列的科学难题，需要从关键材料、界面、复合电极、单体电池不同层面进行解决。比方说材料层次，硫化物电解质化学稳定性、空气稳定性很差，批量生产很难，基础硫化锂很贵，我觉得首先要把这个价格压下去。”欧阳明高说。
 
“现在如果做全固态电池，那么从原料到基材生产、电芯/电池包装配、电池生产应用到电池回收，全生命周期的产业链都会造成巨大的冲击”，欧阳明高还表示，中国全固态电池的研发目前来看认识还不统一、力量比较分散、产学研不协调，需要联合起来建立协同创新平台，共同突破全固态电池产业化的关键技术。
 
4月10日，中国科学院院士、南开大学副校长陈军在第十二届储能国际峰会暨展览会上指出，“全固态电池已成为全球电池科技的竞争焦点，以固态电池为核心的电动汽车有可能改变未来产业布局。我国有望在1至2年内，攻克600Wh/kg氧化物/聚合物复合电解质固态电池研发。”
 
为了更好地促进电池工程师之间的交流，助力新能源产业技术进步和转型升级，赋能新质生产力发展，中国电子节能技术协会电池专业委员会、北京绿色智汇能源技术研究院将于5月11-12日在深圳召开“第三届中国电池工程师年会暨新能源行业新质生产力发展论坛”，共同探讨应对“新三样”出口新问题、新型电池材料体系、关键创新技术及应用领域等问题。届时，将对《全固态电池材料选择与技术路线》等话题进行探讨，欢迎扫码下方海报中二维码进行咨询！   

 
(责任编辑：子蕊)
文章标签： 全固态电池
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