蓄能提升50% 中外重金布局固態(tài)電池
日期：2024-10-16 07:26:55 作者：宏力精密鋼管 閱讀數(shù)：534電池技術(shù)的發(fā)展重新定義了能源，從智能手機(jī)到電動汽車，電池技術(shù)已無處不在。
蓄能提升50% 中外重金布局固態(tài)電池
日前，在斯德哥爾摩大學(xué)舉行的一場面對1000位公眾的公開講座上，因發(fā)明鋰離子電池而分享2019年諾貝爾化學(xué)獎的日本科學(xué)家吉野彰(Arika Yoshino)表示：“鋰離子電池在創(chuàng)新中將扮演非常重要的角色，并引領(lǐng)可持續(xù)社會的發(fā)展?！?/p>
但電池技術(shù)還有進(jìn)步的空間，吉野彰認(rèn)為，固態(tài)電池的前景就非常廣闊。
相比傳統(tǒng)鋰離子電池，固態(tài)電池的能量密度和安全性更高。機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)，固態(tài)電池將在十年后量產(chǎn)。中外企業(yè)爭相持重金進(jìn)入，國內(nèi)的個(gè)別企業(yè)早已搶先布局，部分企業(yè)已具備小批量生產(chǎn)能力。
鋰離子電池的兩大難題
上世紀(jì)80年代初，當(dāng)吉野彰還在實(shí)驗(yàn)室里開發(fā)新型電池技術(shù)的時(shí)候，他根本沒有想到鋰電池將會成為未來電池技術(shù)的中心?！澳莻€(gè)時(shí)候，我想它們可能只能用在8毫米的攝像機(jī)里面?！奔罢眯ΨQ，“今天人們幾乎已經(jīng)離不開它們，從智能手機(jī)到所有的電子產(chǎn)品，包括電動牙刷和電動小摩托。”
從早期的鉛酸電池，到豐田等日企主打的鎳氫電池，再到2008年特斯拉roaster使用的鋰離子電池。傳統(tǒng)液態(tài)鋰離子電池已引領(lǐng)動力電池市場十年，但安全問題引發(fā)關(guān)注。
2016年，三星召回了250萬部Galaxy Note 7智能手機(jī)，原因就是鋰離子電池起火。隨著鋰電池的普及，鋰電池的安全性也越來越受到關(guān)注。
國際第三方檢測、檢驗(yàn)和認(rèn)證機(jī)構(gòu)德國萊茵TUV集團(tuán)相關(guān)負(fù)責(zé)人向第一財(cái)經(jīng)記者表示：“鋰離子電池生產(chǎn)與應(yīng)用行業(yè)安全問題日益嚴(yán)峻?！痹趪鴥?nèi)，萊茵TUV集團(tuán)已經(jīng)與寧德時(shí)代(300750.SZ)簽署全球框架合作協(xié)議，雙方將圍繞電池、儲能系統(tǒng)、生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)過程展開全方位合作。
在安全性之外，鋰離子電池最大的問題是蓄能。即便是今天最先進(jìn)的鋰離子電池，也只能存儲石油或者航空煤油能量的很小一部分，這也打壓了諸如電動飛機(jī)這類更大計(jì)劃的雄心。
但電池蓄能的提升有助于通過可再生能源的利用應(yīng)對氣候變化問題。航空碳排放每年都要達(dá)到5億噸的量，電池技術(shù)的提升將使得新能源變革成為可能。
在2019年的巴黎航展上，以色列航空領(lǐng)域的初創(chuàng)公司Eviation就展示了一架使用清潔能源作為動力的全電動商用飛機(jī)的原型機(jī)，未來希望能夠替代30%的300英里以下的短途飛行。而如果電池的能量密度能夠得到進(jìn)一步的提升，那么未來高速公路上的大型貨車也將能使用電動動力來替代燃油。
固態(tài)電池儲能提升50%
吉野彰承認(rèn)，電池技術(shù)還有待進(jìn)步，但好在已經(jīng)找到了一些“很有意思的方法”。吉野彰對第一財(cái)經(jīng)記者表示：“我認(rèn)為固態(tài)電池代表了未來的一個(gè)方向，固態(tài)電池在基礎(chǔ)研發(fā)方面已經(jīng)取得了重大的突破性進(jìn)展，而對于大規(guī)模量產(chǎn)的研發(fā)技術(shù)也正在進(jìn)步?！?/p>
固態(tài)電池是采用固態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池，由于固態(tài)電解質(zhì)取代了傳統(tǒng)鋰離子電池中可能燃爆的有機(jī)電解液，解決了高能量密度和高安全性能兩大難題。在相同能量下用固態(tài)電解質(zhì)取代電解液的電池，具有更高的能量密度，同時(shí)擁有更大的功率和更長的使用時(shí)間，是下一代鋰電池發(fā)展的大趨勢。
“固態(tài)電池能夠比鋰離子電池存儲能力提升50%。”固態(tài)電池生產(chǎn)商Solid Power首席執(zhí)行官、美國科羅拉多大學(xué)教授Douglas Campbel表示，“由于鋰離子電池有液體，因此有安全隱患，固態(tài)電池更加穩(wěn)定。”
但固態(tài)電池也存在挑戰(zhàn)。比如Solid Power正在開發(fā)的電池對鋰的金屬形態(tài)有很高的要求，但這種金屬是非常難以處理的。另一個(gè)問題是金屬鋰還不能被大規(guī)模地工業(yè)化提煉，因此很難得到足夠多的工業(yè)用鋰。
與吉野彰分享諾貝爾獎的英國科學(xué)家威廷漢表示，固態(tài)電池可能會率先在智能手機(jī)等小型電子產(chǎn)品中應(yīng)用?！耙?yàn)樵诖笠?guī)模系統(tǒng)中應(yīng)用仍然存在很大的問題?！蓖h稱。
盡管看好固態(tài)電池的發(fā)展前景，但吉野彰認(rèn)為，如果單從價(jià)格方面考量，固態(tài)電池要與鋰離子電池競爭，恐怕還得等上10年。
據(jù)了解，半固態(tài)與全固態(tài)電池的綜合成本是現(xiàn)有鋰電池的兩到三倍，中金公司預(yù)計(jì)，至2025年，國內(nèi)有望實(shí)現(xiàn)部分關(guān)鍵材料的突破與配套，批量化的成本降低。
能源研究機(jī)構(gòu)Wood Mackenzi分析師Rory McCarthy也表示，固態(tài)電池以及其他新的電池技術(shù)都面臨的一大挑戰(zhàn)是與鋰離子工廠的競爭，由于鋰離子工廠正在全球擴(kuò)張，因此生產(chǎn)成本將快速下降。而建立一座工廠的時(shí)間周期基本要4~5年才能全面投產(chǎn)，資產(chǎn)回報(bào)要等上10年左右。
“未來10年，鋰離子電池仍將主導(dǎo)電池行業(yè)?！奔罢脤Φ谝回?cái)經(jīng)記者表示。
普及還要等上十年
固態(tài)電池作為業(yè)界公認(rèn)的下一代鋰電技術(shù)，或許將在十年后真正普及。
恒大研究院預(yù)計(jì)，固態(tài)電池技術(shù)真正成熟可能需要等到2025年前后，真正具備量產(chǎn)能力可能需要等到2030年前后。研究機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)，到2030年，全球固態(tài)電池需求有望接近500GWh。
當(dāng)前，全球多家巨無霸車企對于固態(tài)電池都在投入重金競相研發(fā)。日韓以大公司主導(dǎo)技術(shù)研發(fā)相對領(lǐng)先，歐美以初創(chuàng)公司為主積極布局。
據(jù)Yole統(tǒng)計(jì)，2018年全球布局固態(tài)電池的大公司占比約50%。其中以豐田、寶馬、大眾、現(xiàn)代等車企為主，包括三星SDI、LG化學(xué)、優(yōu)美科等傳統(tǒng)鋰電池及材料廠商。歐美國家主要科研機(jī)構(gòu)，如麻省理工學(xué)院、科羅拉多大學(xué)等科研機(jī)構(gòu)先后衍生出SolidEnergy System、Solid Power等初創(chuàng)企業(yè)，并獲得車企等融資。
國內(nèi)方面則以產(chǎn)業(yè)鏈公司與科研機(jī)構(gòu)為主導(dǎo)，臺灣輝能、衛(wèi)藍(lán)新能源、清陶能源等部分企業(yè)具備小批量生產(chǎn)能力。臺灣輝能、24M率先步入商業(yè)化，清陶能源已建成0.1GWh固態(tài)鋰電池產(chǎn)線，衛(wèi)藍(lán)新能源和中科院物理所合作并擁有固態(tài)鋰電池試制線。
贛鋒鋰業(yè)(002460.SZ)于2017年和中科院寧波材料所合作設(shè)立固體電解質(zhì)材料工程中心，2018年啟動2億瓦時(shí)固態(tài)鋰電池中試生產(chǎn)線建設(shè)項(xiàng)目。國軒高科(002074.SZ)研發(fā)的半固體電池現(xiàn)已處于實(shí)驗(yàn)室向中試轉(zhuǎn)換階段。寧德時(shí)代則推進(jìn)聚合物和硫化物基固態(tài)電池方向的研發(fā)工作。
此外，上汽集團(tuán)(600104.SH)、天齊鋰業(yè)(002466.SZ)、萬向等已參投固態(tài)電池企業(yè)。