中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：全固態(tài)電池作為新能源產(chǎn)業(yè)“下一代技術(shù)”的主攻方向之一，已成為全球競(jìng)逐的焦點(diǎn)。
近日，固態(tài)電池領(lǐng)域迎來密集的產(chǎn)業(yè)化突破信號(hào)。從下游應(yīng)用、中游制造到上游材料，產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的協(xié)同發(fā)力，將這場(chǎng)技術(shù)“競(jìng)速賽”推向高潮——全固態(tài)電池的商業(yè)化落地，正以前所未有的速度照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。
全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)力，商業(yè)化路徑逐漸明晰
下游整車廠正從技術(shù)展望，轉(zhuǎn)向明確的“時(shí)間表”，為全固態(tài)電池的商業(yè)化注入強(qiáng)勁信心。奇瑞汽車近日展出其名為“犀牛S”的全固態(tài)電池模組，據(jù)介紹，其電芯能量密度高達(dá)600Wh/kg，采用“原位聚合體系固態(tài)電解質(zhì)”與富鋰錳正極材料的組合方案，在極端安全測(cè)試中表現(xiàn)穩(wěn)定，并計(jì)劃于2026年試運(yùn)行、2027年全面量產(chǎn)，屆時(shí)整車?yán)m(xù)航有望沖擊1500公里大關(guān)。
傳統(tǒng)巨頭豐田也宣布，計(jì)劃最早在2027年推出其首款搭載硫化物全固態(tài)電池的電動(dòng)車型。而根據(jù)此前規(guī)劃，豐田將初步建設(shè)年產(chǎn)10GWh的固態(tài)電池工廠，首批全固態(tài)電池將優(yōu)先供應(yīng)其雷克薩斯品牌的高端電動(dòng)車型，進(jìn)一步強(qiáng)化其在下一代電池技術(shù)路徑上的戰(zhàn)略布局。
中游電池制造環(huán)節(jié)，正通過資本投入與技術(shù)迭代，夯實(shí)產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)。電池中國(guó)觀察到，欣旺達(dá)日前推出能量密度達(dá)400Wh/kg的“欣·碧霄”聚合物全固態(tài)電池，實(shí)現(xiàn)高能量密度、長(zhǎng)壽命與高安全性的兼顧；正力新能計(jì)劃募資約5000萬港元，專項(xiàng)建設(shè)全固態(tài)電池中試線，推動(dòng)技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室邁向規(guī)?；嚠a(chǎn)；衛(wèi)藍(lán)新能源則憑借約40億元的儲(chǔ)能訂單，為固態(tài)電池開辟了電動(dòng)車之外的重要商業(yè)化場(chǎng)景。
鋰電設(shè)備端，逸飛激光與金羽新能合作交付首批全固態(tài)鋰金屬圓柱電池，展現(xiàn)出其在下一代電池形態(tài)上的前瞻布局；先導(dǎo)智能則憑借“技術(shù)同步，裝備先行”的策略，率先實(shí)現(xiàn)了固態(tài)電池整線解決方案及關(guān)鍵設(shè)備的突破——其干法涂布設(shè)備可顯著降低能耗，固態(tài)電解質(zhì)復(fù)合與無隔膜疊片等創(chuàng)新工藝，已達(dá)行業(yè)領(lǐng)先效率，相關(guān)設(shè)備已進(jìn)入全球頭部企業(yè)供應(yīng)鏈并獲重復(fù)訂單，為全固態(tài)電池的規(guī)?；慨a(chǎn)提前鋪平了裝備道路。
上游材料端，正在集中攻克電解質(zhì)這一核心瓶頸。近日，蜂巢能源與江蘇華盛鋰電攜手，開發(fā)硫化物固態(tài)電解質(zhì)，借助后者在高純度硫化鋰制備上的液相法合成路線優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)電解質(zhì)離子電導(dǎo)率突破5.57ms/cm；當(dāng)升科技與博苑股份深度捆綁，在碘化鋰、硫化鋰等上游關(guān)鍵原材料上，展開“材料-化工”跨界合作，被業(yè)界視為硫化物電解質(zhì)產(chǎn)業(yè)化的重要里程碑；藍(lán)固新能源憑借“液態(tài)-混合固液-固態(tài)”全技術(shù)路線布局，構(gòu)建了獨(dú)特的電解質(zhì)產(chǎn)業(yè)護(hù)城河。
與此同時(shí)，清陶能源通過材料創(chuàng)新，開發(fā)出新型O/F共摻的硫銀鍺礦型固態(tài)電解質(zhì)，在實(shí)現(xiàn)離子電導(dǎo)率提升的同時(shí)，將原材料成本降至傳統(tǒng)體系的3.65%，為硫化物體系的大規(guī)模應(yīng)用掃清了成本與環(huán)境穩(wěn)定性障礙。
學(xué)術(shù)新突破為產(chǎn)業(yè)化掃清障礙
在產(chǎn)業(yè)界加速推進(jìn)全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室研究也正協(xié)同并進(jìn)，致力于從源頭破解其核心技術(shù)的固有瓶頸，為攻克產(chǎn)業(yè)化道路上的關(guān)鍵技術(shù)障礙提供重要支撐。
在界面接觸這一關(guān)鍵難題上，前不久中國(guó)科學(xué)院物理研究所黃學(xué)杰團(tuán)隊(duì)取得了重大突破。據(jù)了解，該團(tuán)隊(duì)通過在硫化物電解質(zhì)中引入碘離子，進(jìn)行陰離子調(diào)控，開發(fā)出國(guó)際上首例“零外壓硫化物全固態(tài)鋰金屬電池”。這項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了電極與電解質(zhì)在無需外部加壓下的自主修復(fù)與緊密接觸，為解決固-固界面阻抗這一終極難題提供了極具量產(chǎn)潛力的全新方案。
與此同時(shí)，離子電導(dǎo)率與低溫性能的困境也迎來新的破解之道。寧波東方理工大學(xué)孫學(xué)良團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國(guó)際力量，創(chuàng)新性地研制出超高導(dǎo)的鹵化物電解質(zhì)并厘清三維連續(xù)四面體傳輸路徑，實(shí)現(xiàn)超低溫環(huán)境下全固態(tài)電池的常循環(huán)穩(wěn)定運(yùn)行。這極大拓展了其在地球極區(qū)、航空航天等極端場(chǎng)景的應(yīng)用邊界。
這兩項(xiàng)突破，分別從“界面接觸”與“離子傳導(dǎo)”兩大核心瓶頸入手，為產(chǎn)業(yè)化加速突圍注入最前沿的原始創(chuàng)新動(dòng)力。
前景與挑戰(zhàn)并存
伴隨產(chǎn)學(xué)研各界的協(xié)同推進(jìn)，全固態(tài)電池的商業(yè)化前景正變得愈發(fā)清晰。研究機(jī)構(gòu)EVTank預(yù)計(jì)，到2030年，全球固態(tài)電池出貨量將達(dá)到614GWh，其中全固態(tài)電池占比接近30%。這一樂觀預(yù)測(cè)的背后是清晰的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程：半固態(tài)電池已實(shí)現(xiàn)GWh級(jí)出貨，并逐步向乘用車市場(chǎng)滲透，而全固態(tài)電池的量產(chǎn)時(shí)間表，則從2030年普遍提前至2027年，部分領(lǐng)軍企業(yè)甚至已啟動(dòng)產(chǎn)線設(shè)計(jì)工作。
不過，產(chǎn)業(yè)界對(duì)技術(shù)挑戰(zhàn)仍保持著清醒認(rèn)識(shí)。海目星激光董事長(zhǎng)趙盛宇指出，真正解決固-固界面與穩(wěn)定性問題，固態(tài)電池需走向半導(dǎo)體化、薄膜化、微納結(jié)構(gòu)化，通過精細(xì)化控制到原子結(jié)構(gòu)，其穩(wěn)定性、可控性才能達(dá)到理想狀態(tài)，這一目標(biāo)可能要在十年后才能實(shí)現(xiàn)。蜂巢能源董事長(zhǎng)兼CEO楊紅新也坦言，“全固態(tài)電池領(lǐng)域相關(guān)工藝和設(shè)備目前遠(yuǎn)未成熟，距離真正量產(chǎn)仍有很大差距?！边@種審慎態(tài)度與積極布局并行，體現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)發(fā)展的理性與務(wù)實(shí)。
