“目前來看，固態(tài)解決方案進(jìn)展比較快的是硫化物路線?！睋?jù)寧德時(shí)代首席科學(xué)家吳凱近期透露，寧德時(shí)代2027年小批量生產(chǎn)全固態(tài)電池機(jī)會(huì)很大，硫化物路線進(jìn)展較快，并已建立10Ah級(jí)全固態(tài)電池驗(yàn)證平臺(tái)。不過他也表示，受成本等因素制約，大規(guī)模生產(chǎn)尚不能實(shí)現(xiàn)。
除此之外，廣汽集團(tuán)今年4月發(fā)布了能量密度達(dá)400Wh/kg以上的全固態(tài)電池，計(jì)劃于2026年首先搭載于昊鉑車型。據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析，廣汽采用了硫化物電解質(zhì)。去年10月，豐田汽車和日本出光興產(chǎn)石油公司共同宣布，爭取2027至2028年使全固態(tài)電池進(jìn)入實(shí)用化階段，亦采用硫化物固態(tài)電解質(zhì)，這種固態(tài)電解質(zhì)能實(shí)現(xiàn)大容量、大功率等特性。
電池中國注意到，包括松下、本田、三星、寶馬等不少企業(yè)也都選擇硫化物固態(tài)電解質(zhì)路線。據(jù)業(yè)內(nèi)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，硫化物全固態(tài)電池市場規(guī)模將從2027年的2GWh增長到2030年到43GWh。隨著生產(chǎn)成本的降低，預(yù)計(jì)2030年以后將持續(xù)爆發(fā)式增長，到2035年將有望爆發(fā)式增長到494GWh。
01
率先量產(chǎn)可行性大
相比于聚合物和氧化物，硫化物電解質(zhì)有其自身的優(yōu)勢(shì)特性。業(yè)內(nèi)人士指出，硫化物離子電導(dǎo)率比較高，已接近電解液電導(dǎo)率水平，在能量密度、循環(huán)壽命以及快充上優(yōu)于氧化物固態(tài)電池;硫化物也有較強(qiáng)的抑制鋰枝晶能力，是動(dòng)力電池應(yīng)用場景中目前認(rèn)可的理論潛力最高的材料體系。
“理想的電解質(zhì)需要擁有較好的離子電導(dǎo)率，對(duì)高電壓正極、鋰金屬負(fù)極有較好的電化學(xué)穩(wěn)定性，并且制造安全和便捷，當(dāng)然也要兼顧成本的可負(fù)擔(dān)性。”吳凱認(rèn)為，目前來看解決方案進(jìn)展比較快的硫化物路線，率先量產(chǎn)的可行性較大。
不過，硫化物也有制造成本高、空氣穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)。據(jù)業(yè)內(nèi)機(jī)構(gòu)測(cè)算，目前鋰離子電池的電解液價(jià)格在全球的平均水平為9美元/kg，而硫化物固體電解質(zhì)的主要原料硫化鋰為1500美元—2000美元/kg，是鋰離子電池電解液的200倍以上，產(chǎn)業(yè)鏈的相關(guān)企業(yè)都在努力將降低成本作為最優(yōu)先課題。
容百科技研發(fā)體系總裁李琮熙指出，要想讓硫化物固態(tài)電解質(zhì)的價(jià)格持續(xù)降低，就需要讓基礎(chǔ)原料硫化鋰的價(jià)格持續(xù)降低才可以。像鋰、硫磺的價(jià)格本身不是很昂貴的，因此可以通過改善工業(yè)和規(guī)模經(jīng)濟(jì)來降低這個(gè)價(jià)格。
“目前，硫化物固態(tài)電池材料的市場價(jià)格非常高，批量化制備對(duì)技術(shù)、工藝、設(shè)備、產(chǎn)線都是極大考驗(yàn)?！眹鴥?nèi)某固態(tài)電池廠商負(fù)責(zé)人指出，固態(tài)電解質(zhì)材料實(shí)現(xiàn)更低成本的量產(chǎn)，是全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)全面起飛前必須要啃下的硬骨頭。
02
持續(xù)保持中國優(yōu)勢(shì)
從各國對(duì)技術(shù)路線的選擇來看，“目前國內(nèi)固態(tài)電解質(zhì)側(cè)重于氧化物體系，日韓側(cè)重于硫化物體系，歐美側(cè)重于聚合物體系。這些技術(shù)路線各有利弊?！睒I(yè)內(nèi)人士指出，目前還沒有大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)路線，只能說硫化物的進(jìn)度要快一些。
“日本、歐洲發(fā)展全固態(tài)電池的定位，就是要顛覆，把中國(技術(shù)路線)顛覆掉，我們恰恰相反，我們是要保優(yōu)勢(shì)、防顛覆，攻克全固態(tài)，兼顧優(yōu)化液態(tài)鋰離子電池?！敝袊茖W(xué)院院士歐陽明高表示。
實(shí)際上，對(duì)于進(jìn)度較快的硫化物，除了寧德時(shí)代、廣汽之外，還有不少中國企業(yè)在積極布局。當(dāng)升科技在投資者互動(dòng)平臺(tái)表示，該公司已系統(tǒng)布局氧化物、硫化物、聚合物等主流固態(tài)電池用關(guān)鍵材料技術(shù)路線。未來，當(dāng)升科技會(huì)根據(jù)市場情況和客戶需求持續(xù)推進(jìn)固態(tài)鋰電材料生產(chǎn)及銷售。
藍(lán)海華騰近期也表示，公司投資了高能時(shí)代，該公司硫化物全固態(tài)鋰電池研發(fā)進(jìn)展順利，目前已經(jīng)完成20Ah級(jí)全固態(tài)電芯A樣開發(fā)，同時(shí)高能時(shí)代正在搭建中試線，預(yù)計(jì)2024年底可以實(shí)現(xiàn)5Ah以內(nèi)小電芯量產(chǎn)。
據(jù)李琮熙透露，在固態(tài)電池方面，容百科技現(xiàn)在積極與國內(nèi)外的優(yōu)秀客戶進(jìn)行合作，國內(nèi)客戶超過30家，國際客戶超過12家。像硫化鋰、硫化物固態(tài)電解質(zhì)中式線建設(shè)今年將會(huì)完成，計(jì)劃從2025年開始推進(jìn)批量生產(chǎn)體系建設(shè)。
電池中國注意到，去年9月，中科固能硫化物全固態(tài)電解質(zhì)生產(chǎn)基地項(xiàng)目在江蘇溧陽簽約。項(xiàng)目一期將實(shí)現(xiàn)全固態(tài)硫化物電解質(zhì)材料的大批量生產(chǎn)，以及開展硫化物固態(tài)電解質(zhì)膜、原材料、全固態(tài)電芯小試。二期目標(biāo)是在2030年之前，將全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)園落地，上下游鏈條企業(yè)聚集，打造千億規(guī)模市場。
而就在上個(gè)月，有報(bào)道稱，中國科學(xué)院青島能源所在硫化物電解質(zhì)研究領(lǐng)域取得重大突破，成功解決了制約硫化物全固態(tài)電池疊層工藝的關(guān)鍵痛點(diǎn)和技術(shù)瓶頸。其制備的多層疊片軟包電池循環(huán)300次容量幾乎不衰減。目前，研究團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)行20 Ah硫化物全固態(tài)電池成型生產(chǎn)線落地籌備工作，力爭2026年率先實(shí)現(xiàn)硫化物全固態(tài)電池批量化生產(chǎn)。
全固態(tài)電池是被公認(rèn)的下一代電池的首選方案之一，且具有顛覆性的風(fēng)險(xiǎn)。在液態(tài)電池領(lǐng)域處于全球引領(lǐng)地位的中國，在固態(tài)電池領(lǐng)域也要多線布局，搶占技術(shù)制高點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)持續(xù)引領(lǐng)。
