《多家头部企业锚定硫化物全固态电池,量产时间已定》

  • 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
  • 作为已经被业界公认的下一代先进电池,全固态电池产业化已经被全球主要汽车与电池生产国上升到战略高度。

    根据不同的电解质类型,固态电池主要包括聚合物、氧化物、硫化物三种技术路线。具体选择哪种路线来制造全固态电池?头部企业似乎已经有了答案。

    据电池中国了解,目前包括Solid Power、丰田、松下电池、三星 SDI等海外企业,均选择硫化物路线研发全固态;国内来看,包括宁德时代、亿纬锂能、国轩高科、蜂巢能源、广汽等企业也锚定了硫化物路线。

    业内人士分析指出,硫化物电解质离子电导率最高,电化学窗口宽,柔度和可塑性好,或最终成为全固态电池主要路径。但需要指出的是,硫化物电解质生产要求高,且硫化锂前驱体昂贵,仍是制约其商业化的主要障碍。

    值得注意的是,在全球都在加大全固态电池领域投资、研发的当下,中国正逐步建立全固态电池产业链。

    01

    多家电池企业公布全固态电池量产时间表

    今年以来,对全固态电池的关注度陡然增温。就连之前对全固态电池不太乐观的宁德时代,也改口了。今年年初,宁德时代董事长曾毓群在接受媒体采访时,还曾对固态电池即将商业化的说法持质疑态度。彼时,丰田称固态电池最早将于2027年投入使用,但曾毓群表示,电动汽车固态电池距离商业化还有数年时间,这项技术还不够完善,缺乏耐用性,且仍然存在安全问题。

    然而,今年6月,宁德时代在接受投资者调研时表示,如果用技术和制造成熟度作为评价体系(1-9打分), 宁德时代全固态电池研发项目目前处于4的水平,目标是到2027年达到7-8的水平,有望实现全固态电池小批量生产。

    “目前没有任何一种固态电解质是十全十美的,(但)硫化物路线或率先突破。”宁德时代储能事业部CTO许金梅表示。值得注意的是,宁德时代首席科学家吴凯今年早些时候也透露,宁德时代2027年小批量生产全固态电池机会很大,硫化物路线进展较快,并已建立10Ah级全固态电池验证平台。

    据了解,目前全固态电池在固固界面、锂金属负极、固态电解质、制造工艺等维度仍面临挑战,宁德时代已经在高比能、长寿命正极,高性能锂金属负极,以及干/湿法极片制备和电芯一体化成型工艺等维度有进展。

    今年6月,亿纬锂能也曾透露,公司在全固态电池电解质路线上,选择了硫化物和卤化物复合固态电解质路线,预计2026年将突破生产工艺,推出全固态电池,并在2028年推出能量密度高达400Wh/kg的全固态电池。

    5月,国轩高科对外发布了公司自主研发的全固态电池产品——“金石电池”,该电池采用了硫化物电解质路线,基于对硫银锗矿型材料的微纳化处理(D50不超过500nm),其电解质可实现超过10mS/cm的高电导率。据国轩高科介绍,其30Ah全固态电芯可实现350Wh/kg的质量能量密度,800Wh/L的体积能量密度,电芯体系循环次数则可达3000次以上。

    此外,广汽集团今年4月发布了能量密度达400Wh/kg以上的全固态电池,计划于2026年首先搭载于其昊铂车型。据业内人士分析,广汽或采用了硫化物电解质。去年10月,丰田汽车和日本出光兴产石油公司共同宣布,争取2027至2028年使全固态电池进入实用化阶段,亦采用硫化物固态电解质,这种固态电解质能实现大容量、大功率等特性。

    02

    产业链逐步跟进,硫化物全固态量产可期

    据报道,上个月欧阳明高院士工作站在全固态电池中的关键材料——“硫化物电解质”的研发中,已经取得阶段性进展:研发的纳米级“硫化物电解质”即将进入量产阶段,目前正在规划一条年产百吨级的中试线。中试线运行顺利后,2026年前,欧阳明高院士工作站还会建设一个千吨级的量产线。

    作为国内电解液头部企业之一,据悉天赐材料Li2S与硫化物电解质将于今年完成实验室中试,规划未来两年实现中试及量产。

    当升科技在投资者互动平台表示,该公司已系统布局硫化物、氧化物、聚合物等主流固态电池用关键材料技术路线。未来,当升科技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。

    据悉,容百科技已经布局离子电导率>10mS/cm,对空气稳定性>75%,粒径<700nm的硫化物固态电解质,以及适配全固态电池的电容量>207mAh/g、效率>86%、压实密度>3.6g/cc三元正极材料。

    容百科技研发体系总裁李琮熙表示,为实现硫化物系全固态电池的产业化,就需要让基础原料硫化锂的价格持续降低才可以。此外,在全固态电池产业化道路上,还需要攻克固态电解质与正负极材料间的界面问题、固态电解质的合成问题、固态电池制造工艺多个技术难题。

    值得一提的是,今年以来,多家电池产业链企业、科研机构在核心工艺、先进设备研发等维度持续取得进展,相信结合大数据技术,以及在全行业积极投入推动下,全固态电池的产业化有望提前到来。

  • 原文来源:https://www.nengyuanjie.net/article/96484.html
相关报告
  • 《硫化物“一马当先”,全固态电池量产“大提速”》

    • 来源专题:宁夏重点产业科技信息服务
    • 编译者:刘 悦
    • 发布时间:2025-06-23
    • 在全固态电池产业化进程中,硫化物路线技术显著加速。近期,亿纬锂能宣布完成Ah级软包硫化物全固态电池样品开发,并计划于2026年实现工艺突破,推出高功率、高环境耐受性及安全全固态电池,目标2028年实现400Wh/Kg的高比能电池。国轩高科发布了采用硫化物电解质的金石全固态电池,能量密度达350Wh/kg; 恩捷股份推出了一系列硫化物固态电解质新品。安孚科技与南孚电池合作开展中试生产,解决硫化物全固态电池关键技术问题;宁德时代加大研发投入,预计2027年小批量生产。 全固态电池因其高能量密度、安全性和长循环寿命,成为下一代锂电池创新技术的关键方向。硫化物电解质具备较高的离子电导率,是当前技术突破的核心。据天风证券测算,其离子电导率接近液态电解质,极具发展前景,吸引了国内外众多车企和电池厂商的布局,包括比亚迪、广汽、丰田、宁德时代等。业内预测,硫化物全固态电池市场将从2027年的2GWh增长至2030年的43GWh,并持续爆发式增长。 目前,硫化物电解质及其关键原材料硫化锂成本较高,但降本空间巨大。恩捷股份已开发百吨级中试产线,满足国内外电池企业需求;当升科技多条技术路线并行,成功开发高稳定性纳米级固态电解质;天赐材料计划2025年实现小批量生产;泰和科技项目已完成小试,正处于中试阶段。业内机构指出,全固态电池的技术路线要以高镍三元正极和硅碳负极为主,确保2027年实现轿车小批量装车,2030年规模量产。总之,硫化物全固态电池前景广阔,市场潜力巨大。
  • 《全固态电池商业化还要5-10年》

    • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2020-08-18
    •  相较于传统的锂离子电池,固态电池能提供更好的续航能力和安全性,但目前而言,固态电池迫于技术和成本的双重制约,距离产业化仍然需要很长时间。   光大证券认为,固态电池有望成为下一代高性能锂电池。目前中国大部分的汽车厂商和新能源厂商也在参与固态电池的研发。   固态电池的不同技术路径   2019年12月,工信部发布《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》(征求意见稿),在“实施电池技术突破行动”中,加快固态动力电池技术研发及产业化被列为“新能源汽车核心技术攻关工程”。这意味着固态电池有望上升至国家战略层面。   固态电池是以固体材料来代替现有锂离子电池中使用的液体成分,固态电解质的厚度仅3~4微米,非常轻薄,不仅减小了体积,也降低了重量。   固态电池的技术发展采用逐步颠覆策略,液态电解质含量逐步下降,全固态电池是最终形态。依据电解质分类,锂电池可分为液态、半固态、准固态和全固态四大类,其中半固态、准固态和全固态三种统称为固态电池。   不过,固态电池的技术路线目前仍有很大分歧。   固体电解质可大致分为三类:无机电解质、固态聚合物电解质、复合电解质。目前业内比较看好的材料包括固态聚合物、硫化物、氧化物、薄膜等。   光大证券认为,聚合物固态电解质将率先实现应用,但存在高成本和低电导率两个致命问题。   目前主流的聚合物固态电解质是聚环氧乙烷(PEO)电解质及其衍生材料。相比之下,氧化物固态电解质综合性能好,进展最快。硫化物固态电解质电导率最高,研究难度最大,开发潜力最大,但如何保持高稳定性是一大难题。高能聚合物体系仍处于实验室研究阶段,LiPON薄膜型全固态电池已小批量生产,非薄膜型已尝试打开消费电子市场。   近年来多家中国企业建立氧化物固态电池生产线。   苏州清陶新能源在江苏昆山建成投产的固态锂电池生产线,单体能量密度达400Wh/kg以上,拟于2020年进入动力电池应用领域。   辉能科技与南都电源合作建立的国内首条1GWh规模的固态电池生产线也将于2020年建成,公司今年4月刚完成D轮融资,用于加速固态电池商业化落地和工厂建设,辉能在氧化物固态电池方面取得了一定的成果。   日韩和欧洲企业则投入了大量资金进行硫化物固态电解质的研究。   2020年日本丰田计划推出搭载硫化物固态电池的新能源汽车,计划于2022年实现量产。十几年前丰田已开展固态电池研发工作,不仅获得了固态电解质材料、固态电池的制造技术等方面的专利,还研发了一整套的正极材料和硫化物固态电解质材料回收的技术路线和回收工序。三星和宝马也都在研发硫化物固态电池的技术。中国的宁德时代(300750.SZ)也在这一方向上发力。   全固态电池商业化还要5~10年   今年3月初,三星高等研究院(SAIT)与三星日本研究中心(SRJ)在《自然-能源》介绍了其在固态电池领域的最新进展,称已经开发出一种高性能全固态电池。这种电池的循环寿命超过1000次,可以让电动汽车在单次充电的情况下行驶800公里。   丰田也在联手松下开发固态电池领域技术;宝马于2017年开始牵手Soild Power开发固态电池,福特和三星也于去年投资了Solid Power;大众也表示将在欧洲建厂生产固态电池,有望在2024~2025年间实现量产。   另一家瞄准动力电池市场的是戴森。戴森创始人詹姆斯·戴森表示,向其他车企出售固态电池是一个进入汽车行业的选项。   光大证券称,固态电池领域已经进入“军备竞赛”阶段,各企业期望抢占先机以赢得市场份额。固态电池领域市场参与者众多,车企、电池企业、投资机构、科研机构等在资本、技术、人才三方面进行博弈。随着越来越多的企业加入,固态电池产业化进程不断加速,按照目前的发展情况,2021~2025年固态电池将实现初步应用。   不过全固态电池的商业化还需要很长时间。去年底,宁德时代一位电池开发负责人曾表示,全固态电池实现商品化要到2030年以后。   光大证券研报显示,固态电池的工艺路线尚不成熟,降本仍需过程,全面产业化预计需要5~10年。例如三星的固态电池虽然能够达到长续航,但生产环境要求苛刻,银碳层大规模生产所需的贵金属纳米银成本较高,短期产业化并不现实。   国内固态电池产业化进程正在不断加速。   国轩高科2019年推出了半固态电池的试生产线;赣锋锂业年产亿瓦时级第一代固态锂电池研发中试生产线已建成试产,不久将正式投产;比亚迪也曾表示正在积极推进固态电池项目商用;宁德时代的全固态电池还在开发中,预计2030年后实现商品化。   此外,天齐锂业2018年开始布局固态电池,其参股公司美国Solid Energy主要开发和生产具有超高能量密度、超薄锂金属电池,开发电解液和负极材料。2018年宣布与中国科学院等机构进行固态电池技术合作,目前尚处于实验试制阶段。鹏辉能源固态电池处于研发阶段,计划在未来2~3年内推出固态电池产品。   近两年内固态电池生产线迎来一轮不小的投产潮,清陶、卫蓝新能源、辉能科技等企业将建固态电池生产线,虽然目前各企业均未公布固态电池成本,但此前已有预测,固态电池成本将远高于锂离子电池,未来固态电池若想实现产业化,降本则成必然。   光大证券认为,固态电池的生产可组合传统锂离子电池产业链。与传统锂离子电池相比,固态电池电芯制备不存在革命性创新,只是电极和电解质制造环境要求更高,需要在惰性气体保护下或在干燥间内进行,这与制造超级电容器、锂离子电容器等空气敏感储能器件的生产环境相似。