近日,有韓國(guó)媒體報(bào)道稱,寶馬正與韓國(guó)電池供應(yīng)商尋求合作,以實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池的生產(chǎn)。按照寶馬的相關(guān)計(jì)劃,預(yù)計(jì)在2025年前推出應(yīng)用固態(tài)電池的原型車,并在2030年前將該技術(shù)應(yīng)用于量產(chǎn)車型。
有業(yè)內(nèi)人士推測(cè)表示,寶馬的固態(tài)電池供應(yīng)商很有可能是三星SDI,畢竟三星和寶馬在電池方面的合作時(shí)間已超過(guò)10年之久,同時(shí)三星SDI目前正在運(yùn)行一條名為S Line的固態(tài)電池試驗(yàn)線?;谝陨蠗l件,三星SDI的可能性最大,但也并不排除其他供應(yīng)商的可能性。
對(duì)于生產(chǎn)固態(tài)電池合作者的選定,寶馬方面尚未透露相關(guān)消息。但從整個(gè)行業(yè)發(fā)展來(lái)看,目前部分車企和電池供應(yīng)商已經(jīng)逐步涉足固態(tài)電池的研發(fā)生產(chǎn)。在此形勢(shì)下,固態(tài)電池會(huì)成為電動(dòng)汽車的下一個(gè)關(guān)注點(diǎn)嗎?
1、全球車企的新戰(zhàn)略:自研自產(chǎn)、掌控電池
在3月22日德國(guó)柏林工廠的開(kāi)工儀式上,美國(guó)特斯拉公司CEO馬斯克預(yù)計(jì),電池將在2-3年內(nèi)成為阻礙特斯拉發(fā)展的“限制因素”。對(duì)于如何緩解電池“焦慮”,馬斯克早就給出了特斯拉的解決方案,通過(guò)自研及自產(chǎn),部署作為核心環(huán)節(jié)-動(dòng)力電池的“主動(dòng)權(quán)”。
面向長(zhǎng)期,特斯拉年電池產(chǎn)能(含儲(chǔ)能)需求將超過(guò)1000GWh,馬斯克的思路是采用自產(chǎn)和外部供應(yīng)商兩種方式實(shí)現(xiàn)。
1月初,特斯拉位于加利福尼亞州弗里蒙特的試點(diǎn)工廠生產(chǎn)出了第100萬(wàn)塊4680電池,按照規(guī)劃,首批搭載4680電池的Model Y車型將于3月底開(kāi)始交付。
由特斯拉首創(chuàng)的4680電池的規(guī)?;慨a(chǎn),意味著其在自研自產(chǎn)電池進(jìn)程上又邁出關(guān)鍵一步,這讓其已經(jīng)完整掌握了包括材料體系、型號(hào)規(guī)格、工程制造等電池核心環(huán)節(jié)的自主權(quán)。
在電動(dòng)化領(lǐng)域“破釜沉舟”的德國(guó)大眾,同樣也已經(jīng)在電池自研自產(chǎn)的路上加速向前。
去年3月,大眾在首屆Power Day上,釋放了包括Unified cell(標(biāo)準(zhǔn)電芯)、電池成本下降50%、CTC技術(shù)、材料創(chuàng)新、電池需求量等一系列電池規(guī)劃的消息。
為保障電池供應(yīng),大眾規(guī)劃與合作伙伴攜手在歐洲建設(shè)6座電池工廠。首座工廠與瑞典Northvolt合作,規(guī)劃年產(chǎn)能 40GWh。同時(shí),大眾位于薩爾茨吉特的電池工廠將于2025年開(kāi)始生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)電芯,規(guī)劃年產(chǎn)能也達(dá)到了40GWh。
大眾動(dòng)力電池長(zhǎng)期規(guī)劃:80% from self-owned or dependent cell maker,20% other suppliers
可以看出,大眾的策略與特斯拉類似,一方面通過(guò)推出標(biāo)準(zhǔn)來(lái)掌控電池開(kāi)發(fā)的主動(dòng)權(quán),另一方面則通過(guò)與合作伙伴共同建設(shè)電池工廠來(lái)保證供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)的穩(wěn)定與可控。
將視野投向國(guó)內(nèi),同樣能看到車企在自研電池進(jìn)程上快馬加鞭。
3月10日,廣汽埃安自研動(dòng)力電池試制線開(kāi)建,該項(xiàng)目覆蓋了從漿料制備到電池Pack完整的電池全流程生產(chǎn)工序以及材料研發(fā)、理化測(cè)試、電性能等實(shí)驗(yàn)室,預(yù)計(jì)2022年底正式投入運(yùn)營(yíng)。據(jù)悉,廣汽埃安自研的海綿硅負(fù)極片電池等就將在此條試制線實(shí)現(xiàn)自主生產(chǎn)。
在廣汽埃安背后,廣汽集團(tuán)已宣布在電池和電芯的自主研發(fā)上加大投入,其內(nèi)部孵化出的巨灣技研,產(chǎn)業(yè)基地將在2023年全面建成投產(chǎn),主要從事超級(jí)快充電芯、下一代新型儲(chǔ)能器件及Pack集成系統(tǒng)的研發(fā)和生產(chǎn)。
全球汽車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)呈現(xiàn)出非常清晰的趨勢(shì),越來(lái)越多的車企加速下場(chǎng)自研、自產(chǎn)電池。這既包括特斯拉、大眾、奔馳、寶馬、通用這樣的國(guó)際車企,也包括長(zhǎng)城、吉利、廣汽等國(guó)內(nèi)車企。
2、固態(tài)電池的三大優(yōu)勢(shì)
寶馬準(zhǔn)備自產(chǎn)全固態(tài)電池,在很大程度上意味著這家豪華汽車制造商要進(jìn)入一個(gè)全新的電池領(lǐng)域。同時(shí),這也代表了當(dāng)下動(dòng)力電池的發(fā)展動(dòng)態(tài),整個(gè)市場(chǎng)的關(guān)注點(diǎn)不再完全集中于液態(tài)鋰電池等。
在很多車企的發(fā)展規(guī)劃中,固態(tài)電池被認(rèn)為是下一代動(dòng)力電池技術(shù)。從現(xiàn)在來(lái)看,較為主流的液態(tài)鋰電池的技術(shù)發(fā)展已逐步接近性能極限,此時(shí),想要在電池方面實(shí)現(xiàn)提升,達(dá)到安全性更高、續(xù)航時(shí)間更久、應(yīng)用領(lǐng)域更廣等效果,就需要一種更為領(lǐng)先的電池技術(shù)。
相關(guān)資料顯示,固態(tài)電池最大的特點(diǎn)在于其以固態(tài)電解質(zhì)替代了傳統(tǒng)鋰離子電池的電解液、電解質(zhì)鹽、隔膜,同時(shí)適配高能量密度體系材料?;诠虘B(tài)電池的這一系列技術(shù)特性,其整體表現(xiàn)出三大優(yōu)勢(shì):
一方面,固態(tài)電池有不易燃、無(wú)腐蝕、無(wú)揮發(fā)等特性,在安全性方面遠(yuǎn)優(yōu)于液態(tài)電池;同時(shí)能量密度更高,至少可達(dá)到400Wh/kg,從而提升續(xù)航能力;另外,由于固態(tài)電解質(zhì)取代正負(fù)極之間的隔膜電解液,使得電池更薄、體積更小。
對(duì)于電動(dòng)汽車而言,電池的小型化、薄膜化是未來(lái)的重要方面,但從目前的固態(tài)電池發(fā)展尚處于起步階段,其應(yīng)用范圍還相對(duì)較小。
3、固態(tài)電池專利日韓遙遙領(lǐng)先 國(guó)內(nèi)企業(yè)密集布局
據(jù)外媒報(bào)道,日經(jīng)新聞與專利調(diào)查公司Patent Result合作,調(diào)查了中國(guó)、日本、韓國(guó)、美國(guó)和歐洲等10個(gè)國(guó)家和地區(qū),以及世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織等2個(gè)機(jī)構(gòu)提出申請(qǐng)的全固態(tài)電池相關(guān)專利。
據(jù)悉,這項(xiàng)研究調(diào)查了從2000年到2022年3月底上述10個(gè)國(guó)家和地區(qū)的全固態(tài)電池專利申請(qǐng)情況。其中,豐田汽車擁有1331項(xiàng)已知專利排在第1,松下控股擁有445項(xiàng)專利,排在第2;出光興產(chǎn)擁有272項(xiàng)專利排在第3,三星電子(第4位)。在前10家企業(yè)中,6家企業(yè)來(lái)自日本,4家企業(yè)(三星電子、LG化學(xué)、現(xiàn)代汽車、LG新能源)來(lái)自韓國(guó),日本企業(yè)處于領(lǐng)先地位,韓國(guó)企業(yè)緊隨其后。
中國(guó)企業(yè)也在積極布局固態(tài)電池技術(shù)專利。據(jù)電池中國(guó)了解,寧德時(shí)代、比亞迪、億緯鋰能、國(guó)軒高科、蜂巢能源近些年均布局和申請(qǐng)了不少固態(tài)電池技術(shù)專利。
據(jù)悉,蜂巢能源固態(tài)電池和果凍電池(半固態(tài)電池)全球?qū)@矫嬉采暾?qǐng)了大量專利。
值得注意的是,今年國(guó)內(nèi)有多家電池企業(yè),在半固態(tài)電池領(lǐng)域已經(jīng)有明顯進(jìn)展,量產(chǎn)裝車也即將到來(lái)。
今年5月,國(guó)軒高科工程研究院總院副院長(zhǎng)徐興無(wú)透露,公司研發(fā)的單體能量密度高達(dá)360Wh/kg,系統(tǒng)能量密度達(dá)到260Wh/kg的半固態(tài)電池今年將裝車,“近期會(huì)在工信部發(fā)布的新車目錄中可以看到公示?!贝送?,除了360Wh/kg產(chǎn)品今年將量產(chǎn),公司研發(fā)的400Wh/kg的三元半固態(tài)電池目前在公司實(shí)驗(yàn)室已有原型樣品。
贛鋒鋰業(yè)旗下贛鋒鋰電第一代半固態(tài)電池也已經(jīng)配套東風(fēng)相關(guān)車型量產(chǎn)上市。
另外,蔚來(lái)汽車此前透露其搭載半固態(tài)電池的ET7相關(guān)車型也有望在今年年底上市銷售,根據(jù)此前相關(guān)消息,其半固態(tài)電池大概率來(lái)自衛(wèi)藍(lán)新能源。
松下電池、三星SDI、LG新能源等國(guó)外老牌電池企業(yè)均布局了大量固態(tài)電池專利,同時(shí)各自也公布了固態(tài)電池商業(yè)化時(shí)間,其中三星SDI正在運(yùn)營(yíng)名為“S line”的固態(tài)電池試運(yùn)行線,根據(jù)計(jì)劃,三星SDI計(jì)劃在2023年前制造出固態(tài)電池的原型,并在2025年開(kāi)始投資;LG新能源的目標(biāo)是到2026年實(shí)現(xiàn)聚合物基全固態(tài)電池的商業(yè)化。
除了傳統(tǒng)老牌電池企業(yè),一些固態(tài)電池初創(chuàng)公司也正在積極募集資金,試圖通過(guò)資本市場(chǎng)來(lái)加速固態(tài)電池技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化,在下一代電池技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)一席之地。
4、全固態(tài)電池或10年后實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化
從全球各國(guó)相關(guān)企業(yè)公布的的固態(tài)電池發(fā)展路線來(lái)看,大多集中在2025年左右進(jìn)行試產(chǎn)線建設(shè),其中最早的將在今年實(shí)現(xiàn)試產(chǎn)。與此同時(shí),進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)的時(shí)間規(guī)劃大約在4年后,集中在2030年左右。
在相關(guān)專家看來(lái),雖然固態(tài)電池概念起源較早,很多企業(yè)也較早進(jìn)入固態(tài)電池領(lǐng)域進(jìn)行持續(xù)布局,其中比亞迪早在2016年時(shí)確定了固態(tài)電池發(fā)展方向,也有固態(tài)電池相關(guān)的產(chǎn)品專利,但時(shí)至今日,固態(tài)電池仍然面臨諸多挑戰(zhàn),而在全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化中更是舉步維艱。
目前實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池主要是通過(guò)硫化物、氧化物和聚合物三種技術(shù)路徑,但在不同的路徑之下,都存有不同的挑戰(zhàn)。其中聚合物的電導(dǎo)率太低,與鋰金屬的穩(wěn)定性較差;硫化物電導(dǎo)率最高,但熱動(dòng)力穩(wěn)定性很差;氧化物則電導(dǎo)率相對(duì)偏低,使容量、倍率性能受限。
在種種問(wèn)題之下,固態(tài)電池到現(xiàn)在也沒(méi)有大面積展開(kāi)發(fā)展應(yīng)用。在很多電池供應(yīng)商看來(lái),全固態(tài)電池是一項(xiàng)極具技術(shù)挑戰(zhàn)的發(fā)展項(xiàng)目,要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化并對(duì)電動(dòng)汽車市場(chǎng)等格局產(chǎn)生重要影響仍需較長(zhǎng)時(shí)間,很有可能在十年以上。
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