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《南开大学院士团队联手国企！共同推进固态电池规模化》

  • 来源专题：能源情报网监测服务平台
  • 编译者： 郭楷模
  • 发布时间：2024-08-14

  • 8月6日，在市国资委推动下，南开大学与多家市属国有企业在科技创新、人才培养以及组建创新联合体等多个领域达成深度合作意向，共同开启校企合作新篇章。南开大学化学学院副研究员、常兴新能源负责人与百利集团党委书记、董事长吴杰军代表双方签署协议。今后，双方将充分发挥各自优势，共同促进固态电池关键正极材料技术突破，推动固态电池关键材料产品的规模化应用，保障国内高端新能源动力电池、低空经济电池和储能电池安全。

    据悉，天津常兴新能源是依托南开大学陈军院士新能源电池团队的核心专利技术，于2023年6月26日登记，注册资本2000万元，由天津市西青区政府投资支持。聚焦于钠离子电池、固态锂电池、可充水系锌电池等先进电池体系的关键材料及电芯研发、设计、中试放大与产业转化。

    据5月新闻报道，常兴新能源已研发出400瓦时每公斤的新型固态电池样品，正在完善生产线建设，预计5月底能够实现电池量产。“我们希望在未来一两年内研发出600瓦时每公斤的固态电池，充一次电，力争让新能源汽车跑1000公里以上。”实验室技术负责人表示。

  • 原文来源：https://www.in-en.com/article/html/energy-2334069.shtml
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  • 《国外21家企业的固态电池技术路线》
    • 来源专题：能源情报网监测服务平台
    • 编译者：郭楷模
    • 发布时间：2024-08-12
    • 固态电解质体系包括硫化物、卤化物、氧化物、聚合物等，每一种体系各有优势。目前要在全固态锂电池中得到应用的话，还没有一种材料能够满足所有性能的要求。全球各国企业分别采用什么技术路线呢? 日本 丰田汽车公司，技术路线：硫化物   丰田汽车在硫化物全固态电池技术上的专利数量已超过1000件，位居全球第一。尽管丰田在新技术推进上较为谨慎，但公司已经宣布了在2027或2028年实现全固态电池技术的商业化，向市场投放配备该技术的纯电动汽车。丰田的这一目标显示了其在电动化转型上的决心，尽管面临量产难度、电池配方、制造工艺和生产成本等诸多挑战。   本田技研工业股份有限公司，技术路线：硫化物   根据目前的信息，本田技研工业股份有限公司也在探索固态电池技术，并且硫化物固态电解质是其中的一个关注点。   三菱化学集团/日产汽车公司联盟，技术路线：硫化物   三菱化学集团和日产汽车公司在固态电池技术路线上选择了硫化物作为研究方向。日产汽车公司已经公布了叠层软包全固态电池(ASSB)电芯的试点生产设施，并计划于2028年正式投产。该公司计划通过不断的创新，将电池成本降至每千瓦时65美元，以实现电动车型和燃油车型的成本平价。此外，日产汽车正在与美国宇航局(NASA)合作开发新型全固态电池，目标是2028年实现产品发布和试点工厂采用的电池。   松下电器公司，技术路线：卤化物   2018年，松下报道的氯化物电解质因其高离子电导率和与高电压正极材料相兼容的特点而受到关注。最近，松下公司Yoshiaki Tanaka团队又报道了一种全新的具有高离子电导率的混合阴离子固态电解质LiNbOCl4以及LiTaOCl4，这些氧卤化物继承了卤化物的氧化稳定性和形变性，并且在室温下具有超过或相当于锂离子电池中使用的有机液态电解质的离子电导率。   富士电气化学有限公司，技术路线：氧化物   富士电气化学有限公司在固态电池技术路线上选择了氧化物作为其主要研究方向。   小原股份有限公司，技术路线：氧化物   小原股份有限公司在固态电池技术路线上选择了氧化物作为研究方向。   日立造船公司，技术路线：硫化物   日立造船已开发出全固态电池“AS-LiB”，这款电池采用硫化物固态电解质，其产品容量涵盖从55mAh到5000mAh不同规格，能在极端温度下稳定工作，且已通过针刺实验，证明其安全性。日立造船的“AS-LiB”电池已于2019财年实现批量生产，并已经应用在航空航天领域，其产品在2019年实现了在太空中的首次充放电。此外，在2024年2月，日立造船还从芯片设备商接获了首个全固态电池订单。   三洋化成工业股份有限公司，技术路线：聚合物   三洋化成工业股份有限公司在固态电池技术路线上选择了聚合物作为其主要研究方向。   日本出光兴产股份有限公司，技术路线：硫化物   出光兴产在硫化物固态电解质方面的专利数量居世界前列，并且已经小规模生产固态电解质，预计在2027年正式量产。出光兴产正在通过改善工业和规模经济来降低硫化锂等原材料的价格，从而降低固态电解质的成本。此外，出光兴产还与优美科合作，共同开发用于固态电池的高性能正极材料，结合双方在正极活性材料和固态电解质方面的专业知识，以期为电动汽车发展提供技术突破。 德国   宝马集团，技术路线：硫化物   宝马集团在全固态电池技术路线上选择了与美国初创公司Solid Power合作，共同研发基于硫化物的全固态电池。宝马集团计划在2025年之前推出第一辆基于Solid Power电池技术的原型车，并在2030年之前实现全固态电池的量产。为了实现这一目标，宝马已经获得了Solid Power的技术许可，并在其位于慕尼黑附近帕斯多夫的电池制造能力中心建立一条全固态电池的原型生产线。   大众集团，技术路线：氧化物   大众集团投资的QuantumScape公司专注于氧化物固态电解质的研发，QuantumScape的固态电池A样品在实验室测试中表现出色，经过1000多次的充电循环后，电池容量保持率仍高达95%以上，且在电池的全生命周期内，电动汽车可行驶超过50万公里而无明显续航能力衰退。 韩国   LG新能源公司，技术路线：聚合物/硫化物   根据LG新能源的副总裁孙权男在2023世界动力电池大会上的演讲，公司正持续投入研发基于液态电解质的锂硫电池和锂金属电池，并开发高度稳定的不含液态电解质的全固态电池，以克服当前锂离子电池的安全性难题。此外，LG新能源亚洲区营销总经理朴镇庸在中国汽车论坛上透露，公司正在开发的新一代电池中包括具有更优安全性能的聚合物和硫化物的全固态电池，并计划于2026年实现量产，有望应用于电动汽车和飞机领域。   现代汽车集团，技术路线：聚合物/硫化物   现代汽车较早开始研发固态电池技术，并在2017年宣布了这一计划。此外，现代汽车还曾投资美国Ionic Materials公司，这是一家在聚合物固态电池技术领域起步较早的企业。现代汽车计划在2025年左右实现配备固态电池的电动车试生产，并在2030年前后实现全面批量生产。   SK On公司，技术路线：硫化物/氧化物   SK On公司成功研发了具有全球高锂离子电导率的氧化物固态电解质，通过调整LLZO(由锂、镧、锆、氧构成)的添加剂，新材料的锂离子电导率提升了70%。此外，SK On也在开发聚合物-氧化物复合材料和硫化物基电池两种类型的全固态电池，目标是在2025年和2026年分别生产试验原型，并在2028年和2029年实现商业化。   三星SDI公司，技术路线：聚合物/硫化物   三星SDI的全固态电池(ASB)技术结合了NCA高镍技术、高性能硫化物固态电解质等技术，目标是实现优异的性能表现。公司计划在2027年实现全固态电池的量产，这种电池的能量密度高达900Wh/L，比现有产品提高了40%，并且具有快速充电的能力，9分钟即可从8%充至80%电量。三星SDI的全固态电池研发以硫化物为电解质，目前已获得相关专利并进入技术验证阶段。公司已经建立了全固态电池试产线。此外，三星SDI也在开发基于聚合物电解质的固态电池，通过与德克萨斯大学研究团队的合作，成功开发了一种新型聚合物电解质——“SIPE(单离子导电聚合物电解质)”，该电解质在室温下的离子电导率提高了约十倍。 法国   博洛雷集团，技术路线：聚合物   作为聚合物固态电池领域的先驱，博洛雷集团在2011年就推出了搭载该技术的产品。其电动汽车Bluecar和电动巴士Bluebus使用的是BatScap生产的30kWh金属锂聚合物固态电池，该电池的能量密度为100瓦时/千克，工作温度在60至80摄氏度之间。 英国   Ilika公司，技术路线：氧化物   在技术路线选择上，Ilika公司认为氧化物固态电池在化学稳定性方面具有优势，Ilika公司通过将电解质做得非常薄来弥补氧化物电导率较低的缺点，并采用丝网印刷技术来生产全固态电池。Ilika公司的全固态电池正极材料采用与三元相同的材料，能量密度可达到300Wh/kg至350Wh/kg，并计划通过采用811正极材料进一步提高能量密度，目标是达到480Wh/kg，并最终在2025年达到550Wh/kg。负极材料方面，Ilika公司不使用锂，而是采用硅碳组合，以避免锂的高活性带来的问题。 美国   Quantum Scape公司，技术路线：氧化物   Quantum Scape公司在固态电池领域的技术路线主要采用的是氧化物固态电解质，尤其是LLZO(锂镧锆氧)石榴石型氧化物作为其固态电解质的主要成分。Quantum Scape的固态电池技术还包括使用无锂负极设计，即取消负极活性材料，采用铜箔集流体作为负极，以及一种陶瓷(氧化物)与正极有机凝胶电解质的结合作为隔膜材料。这种设计使得电池的能量密度可达380-500Wh/kg，且能在45°C下15分钟内充至80%的电量。   Ionic Materials公司，技术路线：聚合物   Ionic Materials公司采用的固态电池技术基于其获得专利的固体聚合物材料，这种材料使得固态电池具有一系列显著的优点，包括固有的安全性、经济性、高能量密度以及在室温下的使用能力。此外，Ionic Materials的聚合物电解质已被证实与多种化学品兼容，理论上这些化学品比当前最先进电池中使用的活性材料具有更高的性能极限。   Solid Power公司，技术路线：硫化物   Solid Power公司选择的技术路线是基于硫化物的全固态电池(ASSB)。公司已经成功开发出了第一代全固态电池，其能量密度达到了320Wh/kg，并计划在未来几年内实现商业化生产和应用。2022年，Solid Power完成了20安时(Ah)的全固态电池的生产，并计划试生产100安时的大容量固态电池产品。此外，Solid Power还向宝马汽车交付了首批固态电池A样品。   Factorial Energy公司，技术路线：聚合物   Factorial Energy公司是一家专注于聚合物固态电池技术的初创企业。该公司的固态电池技术使用了一种专有的固体电解质材料，称为“Factorial电解质系统技术”(FEST)，这种技术能够提高电池的安全性和能量密度。Factorial Energy的固态电池技术具有显著的优势，比如能够在不牺牲电池组寿命的情况下提高20-50%的续航里程。此外，该公司的电池在容量低于80%之前可以进行多达460次充放电循环。
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  • 《华为 | 公布固态电池专利》
    • 来源专题：能源情报网监测服务平台
    • 编译者：郭楷模
    • 发布时间：2024-11-08
    • 11月5日，华为在国家知识产权局公开了一项硫化物固态电池的专利，题为《掺杂硫化物材料及其制备方法、锂离子电池》。 该专利旨在解决硫化物固态电池在实际应用中出现的金属锂负极与硫化物电解质间的界面副反应问题，进而提升电池的寿命和稳定性。这一创新技术被业内视为固态电池发展的重要突破，为高效、安全的电池应用提供了新的方向。 创新技术背景：优化界面稳定性 随着新能源市场的快速发展，固态电池因其高能量密度、长循环寿命及安全性，被视为未来电池技术的主流路径。硫化物固态电池在离子电导率、快充性能以及耐高温方面优于氧化物固态电池，但其金属锂负极与硫化物电解质的界面反应却对电池的使用寿命产生不利影响。针对这一技术瓶颈，华为的研发团队提出了一种氮元素掺杂的硫化物材料，显著提升了电解质对金属锂的稳定性。氮元素作为掺杂基团，可与锂结合形成Li?N，从而在一定程度上抑制副反应的发生，延长了电池的循环寿命。 华为新专利的技术细节与优势 晶体结构与材料设计：该专利的掺杂硫化物材料采用立方晶型结构，在晶胞中掺入氮元素，能够与锂(Li)结合形成Li?N，这种设计在阻止材料与金属锂的副反应方面发挥了重要作用。 电池性能提升：掺杂硫化物材料具有较高的离子电导率，并能够显著提升锂离子电池的循环寿命。这种材料可作为硫化物固态电解质使用于锂离子电池中，有助于提高能量密度、延长寿命，并具备更好的安全性和快充性能。 产业快速发展，多方布局固态电池 近期，固态电池产业在全球范围内快速推进。10月24日，“北京亦庄”宣布国内首条全固态锂电池量产线投产，具备年产50安时全固态电池的能力。两天后，江西于都的500MWh全固态电池量产线正式投产并发布产品，这标志着中国固态电池的产业化进程进一步加速。与此同时，太蓝新能源将联合长安汽车于11月7日发布新的固态锂电池技术，展示固态电池在电动汽车中的应用前景。 产业界的龙头企业也纷纷投入固态电池研发。宁德时代已在10Ah级全固态电池上进行试验，计划在2027年实现小批量量产;清陶能源计划2025年实现10万辆级别的固态电池量产。卫蓝新能源则在北京开工建设固态电池项目，预计2027年可以实现电池在整车上的小规模验证。整体来看，业内普遍预期到2025年半固态电池有望量产并应用于新能源汽车，到2030年全固态电池将逐步实现大规模商用。 市场前景广阔，概念股走势强劲 东方证券指出，全固态电池早期将优先应用于消费电子、高端电动车及航空航天市场，到2030年在动力电池和消费电池中的渗透率将分别达到2%和10%。集邦咨询预测，到2027年前固态电池的产量将达到GWh级别，2030年其应用规模将突破10GWh，而电池的单位瓦时价格预计在2035年有望降至0.6-0.7元，为其大规模推广创造经济基础。 华为专利的发布也带动了A股市场中固态电池相关概念股的表现。据统计，固态电池指数自9月以来涨幅超35%。其中，南都电源的涨幅超过180%，璞泰来、德福科技、容百科技等多家企业涨幅也超过50%。此外，蓝海华腾、万向钱潮、新宙邦等公司均在投资者互动平台上回应称已布局硫化物固态电池的研发。珠海冠宇作为消费电池供应商，开发了固态电池正极材料，其电池样品能量密度达400Wh/kg，并具备安全性和长寿命优势，预计未来有望在消费电子中实现大规模量产。 技术推动市场变革 华为的硫化物固态电池专利不仅为固态电池技术提供了新的技术思路，也进一步奠定了其在电池领域的研发实力。随着新能源汽车市场的持续扩张和储能系统需求的快速增长，固态电池的市场前景被普遍看好，技术路线逐步清晰。 未来数年，固态电池将逐步替代现有锂电池技术，推动电动汽车和储能系统的高效、安全发展。华为在此领域的技术突破，尤其在材料和界面稳定性上的创新，将为行业带来更高效的电池解决方案，有望成为未来绿色能源应用的关键驱动力。
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