固态电池技术瓶颈有望获突破 这些A股公司值得关注
《科创板日报》(上海,季晟)讯,据科技日报报道,中国科学技术大学马骋教授课题组和清华大学南策文院士团队合作,制备了倍率性能可与传统浆料涂覆正极相比的复合正极,为克服固态电池中电极-电解质接触差这一瓶颈提供了新思路。相关研究成果日前发表在国际材料学期刊《物质》上。
固态电池是被广泛认可的下一代电池技术,目标是解决新能源车对安全性与长续航的需求。全球新能源车市场高速发展对电池安全性、能量密度提出更高要求,《节能与新能源汽车技术路线图》提出2025年发展全固态锂电池技术、2025和2030年电池单体能量密度分别达到400和500wh/kg的目标,比现有电解液锂电池的能量密度提升66%,且固态电池不会发生热失控,安全性能更好。
据此前外媒报道,日本村田在日本滋贺县的工厂投入数亿日元,引进生产设备,自2020年度起每月生产10万块用于无线耳机等可穿戴设备的全固体电池,将来还考虑把这种电池应用于医疗器械等。村田制作所的全固体电池在电解质上采用被称为氧化物陶瓷的材料。全固体电池能像电子零部件那样直接安装在基板上,无需准备电池用空间,因此能让产品更小巧。
固态电池目前仍难以大规模推广
部分关键材料技术突破和降低成本是大规模推广的核心难点。固态电池是现在锂电池技术的升级,发展路径为半固态→准固态→全固态,主要区别在固态电解质替代电解液、不用隔膜以及最终将金属锂负极替代石墨负极。根据调研了解,半固态与全固态电池的综合成本是现有锂电池的200%-300%。中金公司预计,至2025年国内有望实现部分关键材料的突破与配套,批量化的成本降低。
固态电解质是固态电池的核心材料,金属锂负极是全固态管理电池最主要的负极材料之一。目前固体电解质的研究主要集中在聚合物、氧化物和硫化物三大类固体电解质。全固态锂电池的正极一般采用复合电极,目前较为普遍的技术路线包括钴酸锂、磷酸铁锂、 锰酸锂等;负极材料主要集中在金属锂负极材料、碳族负极材料、氧化物负极材料,其中金属锂负极材料具有高容量、低电位等优点,是全固态锂电池最主要的负极材料之一。
固态电池受到整车企业高度重视
过去十年内固态电池领域专利数量增长超过10倍,固态电池正逐渐受到业界重视。尤其是整车企业,开始通过内部研发、投资入股初创企业或合作研发等多种形式加快布局整合。
其中处于固态电池研发前沿的主要有两家代表企业——汽车巨头丰田和初创企业Solid Energy。这两家公司的固态电池产品能量密度已经显著优于当前的锂离子电池,并已经有相关产品或明确的量产计划。
丰田在固态电池领域拥有大量专利(252件,占比 13%,全球第一),同时计划在2030年前向电池领域投入研发资金130亿美元。目前丰田基于硫化物电解质、石墨类负极的锂离子电池 路线推进固态电池产业化,实验室产品能量密度达到400Wh/Kg,预计2022年推出搭载全固态电池的电动车型,2025年实现量产。
Solid Energy由麻省理工学院的技术人员创办,目前获得了通用汽车、上汽、淡马锡等机构的投资。Solid Energy采用折中的半固态电解质路线,2017年从航空航天领域入手推出容量为3Ah的Hermes™电池,质量和体积能量密度分别达到450Wh/Kg和1200Wh/L,目前以每月5000个电池的速度量产,并且通过了第三方的检测。其面向电动汽车领域的Apollo™电池预计将于2020年推出。
A股公司布局固态电池情况
赣锋锂业2017年末和中科院宁波材料所合作,公告设立全资子公司浙江锋锂,建设第一代固态锂电池研发中试生产线。2018年7月,公司公告第一代固态锂电池技术指标能量密度不低于240Wh/kg、1000次循环后容量保持率大于90%,电池单体具备5C倍率的充放电能力。2019年3月,赣锋锂业2亿瓦时固态电池产线建设项目举行开工仪式。
珈伟新能2017年12月公告,控股子公司珈伟龙能在如皋的一期1亿WH快充类固态锂电池生产线已正式投产。
此外,比亚迪曾表示公司正在积极推进固态电池项目商用;国轩高科曾表示半固态电池技术处于实验室向中试转换阶段。
上汽集团2016年和通用汽车、美国应用材料公司共同出资1200万美元,参与美国SolidEnergy System的B轮战略投资。天齐锂业于2017年参与了美国SolidEnergy System的C轮融资。