动力锂电池作为新能源产品的重要零部件,发展空间巨大。
专题序:
每一次能源变革,都是一次全新的发展机遇。
TMT、半导体之后,发展新能源产业是中国弯道超车之路上前所未有的战略级机遇。
走入2022年,新能源赛道正式开启新掘金航海时代。
围绕新能源发电、输电到用电端的上下游,诞生了风电、光伏、氢能、 核电、新能源汽车、动力电池、可再生能源等诸多细分领域,皆是价值万亿级的蓝海市场。
新能源从乏人问津的小众行业,变成了厮杀竞赛激烈白热化的风口赛道。
为此,维犀财经旗下「投资人说」、「科创最前线」联合启动新能源专题,挖掘新能源赛道中的先锋项目及投资人,并评选出三大专业榜单,在2022 WISH CHINA 新能源产业发展与投资峰会中,为新能源产业价值创造者、行业推动者加冕。
出品 |投资人说(touzirenshuo)
目前全球对绿色环保、可持续发展问题高度关注,各国大幅上调碳减排远景目标,中国明确提出“2030年碳达峰,2060年碳中和”的绿色发展目标。
得益于全球减碳行动和中国“双碳”计划实施,新能源行业高速发展,动力锂电池作为新能源产品的重要零部件,发展空间巨大。
随着下游应用领域的不断扩展和需求增长,对锂电池行业提出了愈来愈高的要求,锂电池技术不断进步,向更高性能及安全性进发。
固态电池符合锂电池技术发展趋势,或将成为锂电池的下一代形态。
固态电池,即采用固态电解质的锂离子电池。
优势其一是固态电解质具有不易燃、无腐蚀、无挥发等特性,在安全性方面远优于液态电池;
其二是能量密度更高,理论上固态电池的能量密度可以达到400-500Wh/kg,进而提升电动车辆的续航能力;
此外,由于固态电解质取代正负极之间的隔膜电解液,使得电池更薄、体积更小,全固态电池技术也是电池小型化、薄膜化的必经之路。
因此,固态电池也被广泛认为是下一代锂电池的发展方向。
全球各大电池厂商和整车厂逐步转型布局固态电池领域。
如何顺应全球能源结构转型趋势,响应国家号召,大力发展新能源新兴产业?
如何发展固态电池行业以及如何投资布局?
本篇报告将针对以上问题进行详细分析阐述。
01
行业概况
当前锂离子电池的体系下,依赖高镍三元正极、硅碳负极和电解液的组合,即将达到350Wh/kg的理论极限。
此外,在动力电池安全性及成本方面,传统液态体系也面临诸多挑战。
本节中我们分别从锂电池正负极材料演进的角度回顾了锂电池的发展历程。
随着锂电池正极材料继续向高镍方向发展,负极材料向硅碳、金属锂方向演化,固态电解质能够更好地匹配这些高性能的电极材料。
因此,固态电解质凭借其更高的能量密度及优异的安全性能,被业界广泛认为是锂电池的终极形态。
正极材料方面,锂电池正极材料经历了三个发展阶段。第一阶段,受消费电池驱动,正极材料以钴酸锂为代表;第二阶段,随着新能源汽车市场放量,磷酸铁锂快速增长;第三阶段,受新能源乘用车对长里程需求与国家政策的推动,三元材料已成为市场需求主导。
钴酸锂:20世纪 90年代sony公司率先生产出第一块商业化的锂离子电池,选用的正极材料就是钴酸锂,从而掀开了钴酸锂在锂离子电池应用的篇章。钴酸锂正极材料作为第一代商品化的锂电池正极材料,具有较好的电化学性能和加工性能,以及比容量相对较高,在小型充电电池中应用广泛但钴酸锂材料成本高(金属钴价格昂贵)、循环寿命低、安全性能差,近年来被三元正极材料替代部分市场份额。钴酸锂的能量密度发展到当前在现有的化学体系及工艺装备下其压实密度已基本到极限由于当前整体的化学体系限制,尤其是电解液在高电压的体系下很容易分解;故通过提高充电截止电压提升比容量的方法受到了一定的限制,后续一旦电解液技术得到突破,其能量密度还会有提升的空间。
锰酸锂:锰酸锂是除钴酸锂之外研究最早的锂电池正极材料,相比钴酸锂,具有资源丰富、成本低、无污染、安全性能好、倍率性能好等优点;
但其较低的比容量、较差的循环性能,特别是高温循环性能使其应用受到了较大的限制。
锰酸锂电池将主要在物流车,以及在注重成本、对续航里程要求相对低的微型乘用车领域具有一定市场份额。
磷酸铁锂:磷酸铁锂的出现是锂电池正极材料的一项重大突破,低廉的价格、环境友好、较高的安全性能、较好的结构稳定性与循环性能,使其已形成了较广泛的市场应用。
但其能量密度较低、低温性能较差,目前主要使用在商用车(客车)领域。
三元材料:三元材料中三种元素的不同配比使得三元正极材料产生不同的性能,满足多样化的应用需求。
镍钴锰三元材料综合了钴酸锂、镍酸锂和锰酸锂三类材料的优点,存在明显的三元协同效应。
相较于磷酸铁锂、锰酸锂等正极材料,三元材料的能量密度更高、续航里程更长。
然而,在现有的技术路线下,如果三元锂电池还想进一步提高能量密度,只能继续提高镍材料。
但高镍的热稳定性很差,在提高能力密度的同时,也意味着其稳定性的下降,安全隐患也会从而变成更大的问题。
负极材料方面,2000 年以前,日本企业垄断负极材料生产,主要应用材料先后从 Sony 公司研发的石油针状焦、HONDA 公司研发的中间相碳微球发展到三菱化学研发的改性天然石墨。
2000年之后,随着贝特瑞掌握天然鳞片石墨的球形化技术,实现了天然石墨国产化,全球的负极产业逐步向国内转移。
到了 2018 年,中国负极材料市占率已提升至 73.4%。
从锂电池负极材料的发展历程来看,人造石墨是当下主流,硅碳负极是发展方向。
石墨负极工艺成熟,高端天然和人造石墨均能做到 360mAh/g 以上容量,比能量已经接近理论极限。
而硅基负极材料和金属锂负极材料凭借 400-4000mAh/g 的超高容量成为未来发展方向。
二、固态电池的发展驱动力从固态电池本身来说,其在能量密度及安全性方面具有独特的核心优势。一方面是固态电池的能量密度更高。相比三元电池在 4.2-4.5V的电化学稳定窗口,固态电池的电化学稳定窗口能达到 5V以上,因此固态电池能匹配高性能电极材料,可使用超高镍三元材料或搭载 LCO及富锂材料,且能兼容液态体系难以实现的金属锂负极。据估计固态电池单体能量密度最高能达到900Wh/kg以上,有望彻底解决里程焦虑问题;另一方面,固态电池的安全性更高。许多无机固体电解质材料不可燃,聚合物固体电解质即使存在一定可燃风险,但相较于电解液的风险,安全性也大幅提高。从国家战略层面看,中国计划2030年达到能量密度目标500 Wh/kg,而液态锂电池能量密度低(<300 Wh/kg),无法满足战略需求,因此未来10年着眼于固态电池具有解决目前液态锂离子电池技术瓶颈、达成战略目标的发展潜力。
从整体业内环境来说,动力电池行业对安全性的要求将逐步提升,基于三个方面来讲:从需求端出发,电池安全已成为车企除续航和快充之外的新一轮宣传点;从供给端来看,电池企业为抢占市场份额并避免后期高额赔偿,因此开发高安全电池已成为业内共识;另外,从政策端来看,安全国标升级,行业监管趋严,安全性俨然成为整体行业的基本要求。而固态电池的研发方向恰好吻合行业宏观发展趋势。
除此以外,固态电池的研究方向分别放眼于正负极材料和电解质,以及其他小型零部件。
正极材料主要决定电池的成本和续航里程,而负极材料主要决定电池的充电速度。
提升电解质技术是为了提高安全性和配适更高能量密度的正负极,电解质材料很大程度上决定了固态锂电池的各项性能参数, 如功率密度、循环稳定性、安全性能、高低温 性能 以及使用寿命。
固态电池的结构:固态电池的本质仍是锂电池,区别于液态锂电池的电解质为固态而非液态:从组成部分来讲,传统锂电池由正极、负极、隔膜电解液构成,正负极和隔膜均浸泡在液态电解液中。而固态电池仅将电解液与隔膜替换为固态电池质,隔膜更新为固态的锂离子导电陶瓷,锂金属和铜板组成新的电池负极,全新的固态电解质和铝板组成电池正极;使用固态电解质替代液体电解质和隔膜,固态电解质燃点非常高,提高电池热稳定性能;固态电池的电压平台是5V,高于液态电池的4.3V,能够匹配高压电极材料,电池能量密度和比容量都要优于液态电池;固态电解质不具有流动性,因此不存在漏液现象。固态电池的结构特点简化了电池成组设计,降低电池的重量和体积,使得能量密度得到进一步提升。由于全固态电池无需使用隔膜,内部本身为串联结构,在系统集成端无需外部线束进行串联。同时因其较高的安全性,可以简化冷却系统,在 PACK 层面成组效率优于现有体系,液态锂离子电池以并联结构相接,封装复杂且体积庞大;
固态电池无漏液风险,可简化冷却系统,电池以多电芯串联结构相接,优化电池封装,电池的体积能量密度大幅提升。
02
行业现状及趋势
在新能源汽车、汽车电动化的大趋势浪潮之下,国家政策层面对于固态电池的重视程度与日俱增,核心规划层和高层次专家都认为固态电池将是未来的发展趋势。
固态电池应用场景主要为消费电子、储能领域和动力电池。
并最先向性能要求较低的消费电子领域渗透,根据伍德麦肯兹(Wood Mackenzie)、GGII、Bloomberg等机构预测,2030年固态电池出货量约150GWh,市场规模预计达到1500亿元人民币,至2030年,固态电池出货量复合增速将高达到80%。
一、行业政策1)鼓励新能源汽车行业发展各国政府近年来陆续出台政策措施,扶持新能源汽车行业发展。电动车的发展主要受政策和补贴驱动,各国出台的电动车鼓励措施涵盖了生产、购置、 使用、基础设施、产业化支持等多个环节。
主要国家推广新能源汽车措施
2)节能减排目标
《2030年前碳达峰行动方案》中指出:
将碳达峰贯穿于经济社会发展全过程和各方面,重点实施能源绿色低碳转型行动、节能降碳增效行动、工业领域碳达峰行动、城乡建设碳达峰行动、交通运输绿色低碳行动、循环经济助力降碳行动、绿色低碳科技创新行动、碳汇能力巩固提升行动、绿色低碳全民行动、各地区梯次有序碳达峰行动等“碳达峰十大行动”,并就开展国际合作和加强政策保障作出相应部署。
其他国家为实现节能减排目标,国家乘用车碳排放政策不断收紧,促使车企电动化转型。
欧盟提出了严苛的要求,2025 年后欧盟新登记汽车碳排放量比 2021年减少15%,2030 年要求比2021年减少37.5%。
严苛的碳排放标准驱动车企进一步转型,电动车升级势在必行。
3)明确固态电池发展目标
国家政策层面对于固态电池的重视程度与日俱增,核心规划层和高层次专家都认为固态电池将是未来的发展趋势。
2 019年12月, 我国发布了《新能源汽车产业发展规划(2021-2035)》(征求意见稿), 提出了 加强 固态电池研发和产业化进程的要求,首次将固态电池上升到了国家层面。
2022年2月,国家科技部高新司发布了,该计划成为十四五的开局之年国家最重要的布局指南。
这一规划很大程度上 反映了国家高层次专家和核心的战略规划层对于未来技术和发展趋势的一个判断。
此外,多个国家也明确固态电池发展目标和产业技术规划,现阶段发展思路明晰:
2020-2025年着力提升电池能量密度并向固态电池转变,2030 年研发出可商业化使用的全固态电池。
主要国家固态电池研究目标
固态电池应用场景主要为消费电子、储能领域和动力电池。固态电池市场空间的增长主要体现在这三大主要细分市场的增长以及渗透率的提升。根据《2020年中国固态电池行业研究报告》引用高工锂电(GGII)、Bloomberg和中关村储能产业技术联盟(CNESA)等机构统计数据整理预测:到2025年消费电子领域渗透率将达到10%,动力电池达到5%,储能达到5%;2030年渗透率分别为35%、20%和20%。
根据伍德麦肯兹(Wood Mackenzie)、GGII、Bloomberg等机构初步预测:2025-2030年,中国固态电池平均成本约0.8-1元/Wh;2030年固态电池出货量约150GWh,市场规模预计达到1500亿元人民币;2020-2030年全球固态电池出货量CAGR将达到80%。
03
固态电池的技术路线及产业化进程
尽管固态电池体系相较于现有的液态电池体系有诸多后者无法比拟的优势,但全固态体系的电解质材料研究目前尚处于探索阶段,技术尚未成熟,短期内难以实现大规模的商业化。相比之下,半固态电池作为传统锂离子电池向全固态电池的过渡形态,有望在短期内实现产业化落地。从固态电池技术路径角度分析,无论是目前技术最为成熟的聚合物路线还是更具发展潜力的硫化物路线,技术和成本仍是阻碍固态电池商业化进程的核心因素。一、固态电池的技术路线
根据电解质中电解液的含量,目前固态电池主要可分为半固态(电解液含量<10%),准固态(电解液含量<5%),全固态(不含有电解液)三类。
作为传统锂离子电池向全固态电池的过渡技术,以混合固液电池为桥梁,固态电池的发展路径基本遵循逐步降低电解质中液体含量、由半固态向全固态进步的大方向。
从技术路径角度分析,主要可根据电解质材料种类划分为聚合物固态电解质、氧化物固态电解质和硫化物固态电解质三大主流技术路径。
配合固态电解质,固态锂电可以使用高电压和高容量正负极材料,将电池容量大幅提升。
在生产工艺上,也可借鉴传统生产锂电池工艺,低成本生产固态锂电有望实现。
目前较容易量产的是有机聚合物路径的固态锂电。
主流聚合物体系主要分为环氧聚乙烯(PEO)、聚碳酸酯、聚烷氧基和聚合物锂单离子导体基体几大类。具体到电解质材料,PEO、PVDF(聚偏氟乙烯)和LiTFSI(双三氟甲基磺酰亚胺锂)等则是目前关注度较高的材料。目前聚合物电解质基体的研究以PEO及其衍生物为主。相较其他聚合物固态电解质,PE类聚合物电解质的优点在于高温下离子电导率高,容易成膜,易于加工,与正极复合后可以形成连续的离子导电通道,正极面电阻较小;缺点在于PEO的氧化电位在3.8 V,难以与钴酸锂、层状氧化物、尖晶石氧化物等高能量密度正极匹配,需要对其改性;其次,PEO基电解质由于结晶度高,导致室温下导电率低,因此工作温度通常需要维持在60~85℃,电池系统需装配专门的热管理系统。目前PEO体系的聚合物固态电池已有应用的实例:法国Bellore公司以磷酸铁锂为正极,金属锂为负极,PEO聚合物为电解质生产的固态电池已在4000多辆电动车上投入使用。但其工作温度在60-80℃,同时能量密度较低,仅与目前的动力电池相当。相较于传统液态有机电解质体系,聚合物固态体系现阶段存在电导率低、电化学参数不达标、低温性能差以及生产设备匹配性较差等缺点。其中,低电导率问题尤为突出,是制约该类体系普及应用的重要原因,也是未来聚合物电解质体系发展的关键。预计未来可能会通过共混、共聚、交联等材料学手段优化材料结构,通过加入新的基团/官能团/框架结构材料,提升电化学性能或采用其他新型技术改善固态聚合物电解质。三、氧化物固态电解质氧化物电解质的电导率较高、环境稳定性好,与金属锂的化学相容性较好。一般的氧化物体系离子电导率介于硫化物和聚合物之间,制备工艺对技术和设备要求相对较低,较硫化物量产可行性较高。
从物理形态区分,氧化物电解质包含晶态和非晶态两类,但主流材料仍在探索中。
其中,晶态代表技术有钙钛矿型的锂镧钛氧(LLTO)和石榴石型的锂镧锆氧(LLZO);
非晶态代表有薄膜型的锂磷氧氮电解质(LiPON)和陶瓷型电解质(LCB)。
以目前的生产进展来看,氧化物电解质路径中能够实现量产的是以 LiPON 为电解质的薄膜固态锂电池。
四、LLTO/LLZO(晶态)
LLTO和LLZO基固体电解质室温下离子电导率能够达到10-3S/cm、与金属锂接触稳定性好,电化学窗口宽,结构稳定,具备成为理想固体电解质并广泛应用于固态锂电池的潜力。
LiPON(非晶态)
LiPON是最早开发成功的氧化物固态电解质,是一种非晶态微米级的薄膜。
其对锂的稳定性较好,可以直接与锂接触,循环次数可观。
此外,LiPON电化学窗口相较传统锂电更宽,和电极材料相性较好,可有效降低电池设计难度,目前LiPON已成功应用在固态电池上。
但LiPON室温下离子电导率偏低,处于10-8 ~10-6S/cm之间,导致LiPON型电池应用场景较局限。
同时,该类电池复杂的制作工艺和高昂的生产成本也制约了严重其量产、推广能力。
硫化物电解质硫化物固态电解质是氧化物固态电解质的衍生,主要区别在于硫元素取代氧化物中氧元素,形成了硫化物固态电解质。硫化物相较氧化物具有更高的离子电导率,Li+更容易在硫化物电解质体系内发生迁移,一般维持在10-4 ~10-2S/cm,接近传统液态电解液。目前硫化物电解质仍处于研发探索阶段,存在离子电导率仍然较低、活化能较高、化学稳定性较弱,易与水汽反应生成H2S气体等问题。同时硫化物电解质生产环境要求苛刻,制备成本较高,距离商业化量产仍有段距离。Li10GeP2S12(LGPS)是现阶段性能最优的硫化物电解质,实验数据室温离子电导率高达1.2x10-2S/cm,获得丰田等头部玩家深度布局。未来预计研究者将通过利用Sn元素替代Ge元素,较低LGPS电解质成本;同时改进合成工艺优化电解质性能。
从技术路径分析,短期内,以PEO体系为代表的聚合物固态电解质是目前最适合大规模量产的技术路径,其生产工艺基本借鉴大部分传统锂电池生产工艺,且业界已有部分应用案例,如法国Bellore 公司推出磷酸铁锂-锂金属聚合物固态电池。然而,由于聚合物体系固有的缺陷(低离子电导率等),长期来看氧化物和硫化物体系面临的技术难点得到突破后,二者有望后来居上成为固态电池应用的主流选择。
04
产业链现状
固态电池产业链整体情况和传统锂电相似。主要分为上游矿石原材料、精炼原材料/电池材料前驱体;中游电极材料、电解质、隔膜、铜箔和电芯设计、加工生产;下游电池集成组装、BMS/EMS设计,消费电子、动力电池和储能等终端应用。由于目前固态电池行业处于发展阶段,需要关注以下几个问题。1. 固态电池行业产业链仍未完全成型;2. 上游原材料需求发生变化;3. 仅部分传统锂电工序可沿用至固态电池领域;4. 电极、电解质和电池集成技术需要再投资。近年,各大企业对产业链进行战略布局,中游逐渐向上游延伸,上游逐渐向下游渗透的趋势越发明显。比亚迪作为国内新能源领军企业,其业务基本覆盖产业全链条赣锋锂业、华友钴业等原材料企业向下渗透电池及电池原材料,如赣锋锂业的半固态电池,华友钴业和LG化学合作三元正极材料;宁德时代作为全球市占率最高的电池厂商近年也布局上游矿石原材料,在全球范围内争夺锂矿;车企方面Tesla、日本丰田以及国内“三驾马车”也向电池及集成技术延伸,像Tesla的4680圆柱电池和CTC/CTV技术,丰田的固态电池等;下游早期做快充、电池生态和智能汽车领域的企业如华为,也在2021年推出首款鸿蒙汽车AITO。
全球负极市场随新能源行业爆发高速增长,根据GGII数据显示,2021年全球负极材料出货量90.5万吨,中国出货量约78万吨,占比达到86%。
其中全球天然石墨出货量占比约17%,人造石墨占比约80%,中国负极材料中内接近90%为人造石墨。
配合固态电池的发展策略,锂电领域以石墨负极为主导负极材料格局或将发生改变,预计负极材料的选用将逐步从碳基材料过渡到高密度非碳基材料。
具体而言,负极材料伴随技术突破将从传统石墨转向碳硅负极,最终抵达金属锂负极的终极形态。
业界的产品规划亦符合以上推测,蔚来推出半固态电池配备预锂化碳硅负极,预计2022年量产;天齐锂业则和卫蓝新能源合作开发锂金属负极应用布局负极领域。
四、消费电子随固态电池技术进步和3C行业高速发展,固态电池将逐渐向TWS、AR/VR、植入式医疗设备、微型传感器等领域渗透。预计2025年消费电子锂电市场规模约2000亿元,假设固态电池在2025年渗透率约10%进行测算,消费电子侧全球固态电池市场规模约200亿元,中国约120亿元。
五、动力电池
新能源汽车市场从2014年开始高速发展,2016~2017年遇骗补事件及补贴收紧影响,出货量增速放缓。
随低碳减排“双碳”目标刺激下,新能源汽车行业增速逐渐平稳 ,预计2025年全球动力电池市场规模约1.4万亿。
假设固态点池在2025年渗透率约5%进行测算,动力电池侧全球固态电池市场规模约600亿元,中国约300亿元。
锂电池回收金属部分市场规模预计2025年接近200亿。铅酸类电池回收率达98%,主流湿法回收行业平均回收率可达到80-85%,回收电池中约15-20%可用于梯次利用,主要针对2016-2017年使用周期超过5年的电池。综合以上分析,固态电池行业的发展对传统锂电上游锂、镍矿开采行业和下游锂电应用行业影响相对有限或影响积极。但固态电池将重塑锂电池产业链中游价值分布:其一,以正极为主导的传统电池成本结构不再适应全固态时代负极和电解质将成为电池最主要的两块成本,合计占比超3/4,瓜分大部分产业链价值;其二,非碳基负极的逐步应用将冲击目前以人造石墨为主导的负极材料行业,高能量密度碳硅、锂金属将成为未来中短期和长期内固态电池的主流选择其三,固态电解质逐步取代传统电解液、隔膜行业,行业转型压力巨大固态电解质将成为未来固态电池行业的核心环节,材料选型和制备工艺,应重点关注具备固态电解质研发、生产能力的行业玩家。
05
产业链现状
以清陶新能源为例,公司已经逐步解决了固态电解质材料量产、固态电解质膜成型技术,极片与电解质膜间固-固界面等一系列核心问题,申报专利已近100项,全球专利346件。
而太蓝新能源的锂电科技研发团队在氧化物固态电解质材料体系研发和导入工艺上取得重大突破,已解决市场上同类产品研发生产过程中存在的诸多疑难关键点,克服了行业面临的电解质内阻高、界面阻抗大、生产环境要求高等困难,特别是解决了同类产品倍率性能、循环使用寿命低以及生产成本高的问题,使得半固态锂离子电池的大规模、低成本量产得以快速实现,同时该技术路线可平滑演进至全固态锂离子电池。6)正极材料正极材料的改进也是提升固态电池性能的关键环节。以容百科技和当升科技为代表的传统正极产家专注于高镍三元正极材料的研发,均已与卫蓝新能源达成合作,未来作为卫蓝新能源的固态电池用正极供应商;车企巨头比亚迪已经申请固态电池正极材料相关专利,公司预计五年内推出固态电池产品;动力、储能行业新秀蜂巢能源践行多元化发展战略,在稳固三元高镍和磷酸铁锂基本盘的同时,在NCMA、NMx无钴等新型正极材料方面深度布局。
06
总结
根据伍德麦肯兹(Wood Mackenzie)、GGII、Bloomberg等机构预测,2030年固态电池出货量约150GWh,市场规模预计达到1500亿元人民币,至2030年,固态电池出货量复合增速将高达到80%。至2030年消费电子、储能、动力电池领域的渗透率将分别达到35%、20%和20%。短期来看,受限于技术瓶颈和成本限制,全固态电池大规模落地应用难度较大,短期内半固态电池大规模应用希望较大,有望率先应用于高端消费电子、动力电池等非成本敏感领域。长期来看,锂电行业的固态化转型将以技术相对成熟的半固态电池为桥梁,伴随着固态电解质的技术进步,电解质体系液体含量逐步降低,分阶段实现液态电池向半固态乃至全固态的演化。同时,非碳基负极逐步渗透、锂金属负极实现落地应用,锂电池能量密度有望大幅提升。从技术路线角度,全固态体系的电解质材料研究目前尚处于探索阶段,技术尚未成熟,短期内难以实现大规模的商业化。具体来说,聚合物体系是目前技术相对成熟的一条路线,但仍存在电导率低、电化学参数不达标、低温性能差等问题,制约了该体系电解质材料进一步普及和推广。而硫化物体系目前仍处于探索阶段,离产业化距离较远。相比之下,氧化物体系的离子电导率介于硫化物和聚合物之间,制备工艺对技术和设备要求相对较低,较硫化物量产可行性较高。
掌握数字化工厂技术。2026年以后推进技术和技术经济性同时领先的系列产品;成为行业标准和标杆企业,进入各主流领域。目前,它处于中试线建设阶段、一期项目总投资5亿元,将于2020年3月投产,建成后预计形成年产100MWh固态电池的生产规模。卫蓝和许多企业达成了战略合作协议:卫蓝新能源正在与蔚来汽车合作,计划基于ET7车型,推出单次充电续航1000公里的混合固液电解质电池,电池包达到150度电,能量密度为360Wh/kg。同时,小米集团、锂电正极材料龙头当升科技、高镍正极材料龙头容百科技宣布和卫蓝新能源合作。6、太蓝新能源太蓝新能源成立于2018年,是一家专注于新型固态锂电池及关键锂电材料技术开发和产业化的初创公司,由国家高层次海外人才项目引进的锂电研发专家和国内资深产业化团队联合创办,研发团队具备近二十年国际国内固态电池研发技术积淀。公司采用氧化物固态电解质技术路线,其独有的固态电解质纳米膜和界面柔化技术,可以有效提升离子导电率。其位于重庆的首条0.2GWh半固态动力电池产线计划于今年10月投产。主要面向新能源汽车并兼顾如电动单车、智能机器人等应用场景,届时太蓝新能源会自己做电池包封装,然后给到合作客户进行产品性能验证。随着半固态电池的验证通过,公司将于今年底或明年初启动1GWh的产线,届时自动化程度会有所提升。10GWh的产能明年也将于明年开始建设。7、辉能科技辉能科技成立于2006年,是一家专注于研发、制造固态锂陶瓷电池(Lithium Ceramic Batteries, LCB)的国际型企业,现总部设于台湾,创始人及其团队深耕固态氧化物路线超过13年,先后克服了材料瓶颈与量产工艺制备的挑战。
在技术路线方面,辉能选择的是氧化物厚膜的技术路线。
其对自身固态电池的产品规划是,2018年至2023年,第一代类固态电池沿用液态电池正负极,同时正极从NCM622升级到NCM811,负极从石墨转向高SiOX含量(14%以上)的石墨复合物。
2023年后为第二代固态电池,减少活性材料的使用量,正极为HNCA/HNMC,负极为金属锂或纯硅。
目前其PLCB和BLCB固态电池均为第一代产品。
产能布局方面,辉能科技自动化卷式固态电池试产线于2017年投产,为全球最早启动量产的固态电池厂,至今已出货超过百万片固态电池芯至各应用市场,具有较高的产品成熟度。
在台湾,辉能科技已经于2017年建成了40MWh的中试线,并实现自动化的卷式生产。
22年预计完成1GWh固态电池产线的试车,明年开始量产。
在大陆,辉能的思路是,结合车企和零部件企业在产业链上的价值分工、与地方政府的政策和资金支持、再搭配辉能的电池技术,可以筹划建立固态电池产业集群。
预计到2025年将建成35GWh固态电池产能。
此外,还将进一步规划全球产能布局。
配合支持固态电池大规模量产,辉能已经建立形成一套中试线量产指标,在工程能力上,可以达到2907个质量控制点,产线全线良率可以达到92%。
产品一致性达到95%,电压偏移率达0.05%。目前产品主要用于消费电子领域和新能源汽车领域。
同时,辉能正和许多企业联动合作:
与韩国钢铁集团浦项制铁(Posco)、蔚来、VinFast和梅赛德斯-奔驰、换电技术暨电动机车制造商 Gogoro都宣布和辉能科技在不同领域的战略协议。
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