《全球工程前沿2019》報告發布 固態電池獲“官宣”成重點前沿
發布日期:2020-01-16        



12月10日,中國工程院戰略咨詢中心、科睿唯安以及高等教育出版社在中國工程院聯合發布《全球工程前沿2019》報告。

 

報告圍繞9個領域,遴選出年度全球工程研究前沿93項和全球工程開發前沿94項。

 

OFweek鋰電網梳理發現,其中電池方面的前沿工程占據兩席,固態鋰電池成為“官宣”發展趨勢。

 

有關固態鋰電池的工程前沿包括:機械與運載工程領域研究前沿中的高能固態鋰電池;能源與礦業工程領域研究前沿中的全固態高能量密度鋰電池和快速充電鋰電池。

 

此前,工信部頒布的《中國制造2025》指明:“到2025年、2030年,我國動力電池單體能量密度分別需達到400Wh/kg、500Wh/kg”。

 

近幾年傳統液態鋰電池能量密度不斷提升,但面對300Wh/kg的天花板,理論能量密度達到700Wh/kg的固態電池已然承載起安全與能量密度全面提升的使命。

 

固態電池優勢與瓶頸

 

傳統鋰電池由正極、隔膜、負極,加以電解液制造而成。而固態鋰電池,顧名思義就是由固態電解質代替隔膜和電解液。

 

與傳統鋰電相比,固態電池有著高能量密度、高安全性、可實現薄膜柔性化等幾個大優點,但目前固態電池依然未得到商用。

 

三大瓶頸限制固態電池商用:首先是固體電解質離子電導率低,導致其倍率性能整體偏低,內阻較大,因此暫時無法滿足快充要求。其次是固體電解質機械性能差,再者是固體電極與固體電解質界面接觸性差,這都會影響到固態鋰電池循環壽命和倍率性能,此外成本高昂也是固態電池現存弊端。

 

目前固態電解質主要分為聚合物、氧化物和硫化物三種,但就目前來看其性能都難達到液態電解質水平,同時材料成本昂貴,加工難度極高,需要持續的投入。

 

固態電池發展趨勢

 

面對固態電池對新能源汽車發展的重要意義,各領域也在不斷加大投入,以期盡快突破固態電池瓶頸。

 

日本:2018年,日本新能源產業技術綜合開發機構(NEDO)啟動了開發全固態電池的項目,計劃2018-2022年的5年里將投入100億日元。豐田、日產、本田技術研究所等車企,聯合松下和杰士湯淺等電池企業,正在以“全日本”的體制進行開發。

 

韓國:2018年11月,LG化學、三星SDI和SK創新對外宣布,將聯合成立1000億韓元的基金,在固態電池、鋰金屬電池和鋰硫電池領域進行技術研發。

 

歐洲:德國政府計劃出資超10億歐元支持一個電池研發聯盟,其中包括瓦爾塔邁科電池、化工巨頭巴斯夫以及福特位于德國的子公司福特德國,該聯盟的重點便是固態電池的研發。

 

同時車企巨頭也看中固態電池前景,大眾此前以1億美元入股固態電池創業公司QuantumScape并成為最大股東。QuantumScape擁有200多項固態電池技術專利和專利申請量,目標是在2025年前建立固態電池生產線。

 

寶馬則在2017年與固態電池公司Solid Power合作共同開發全固態電池。

 

美國:美國擁有一大批高校衍生的初創企業,如QuantumScape、SEEO、Solid Power、Solid Energy Systems、Ionic Materials等,這些初創公司以其在固態電池技術方面的先進性,確保美國進入全球固態電池研究水平的第二梯隊。

 

中國:中國包括寧德時代、贛鋒鋰業、北京衛藍、國軒高科、珈偉股份、鵬輝能源、輝能科技、比亞迪等企業都已進行固態鋰電池相關布局。

 

近日,電池企業公布最新進展。輝能科技透露,2017-2018年企業試產第一代固態動力電池,2020年將實現第一代固態動力電池1GWh的產能。北京衛藍新能源也表示,2021年公司半固態車用動力電池將推向市場。

 

產能將成降本重要砝碼

 

據數據顯示,全球固態鋰電池的需求量在2020年、2025年、2030年分別有望達到1.7GWh、44.2GWh、494.9GWh,2030年全球市場空間有望達到1500億元以上。

 

而根據輝能此前測算,固態電池在產能達到20GWh時,其電芯成本仍是液態鋰電池的1.1倍,而此時電池包成本可做到液態的98%。

 

因此對于成本問題,行業普遍認為,目前固態電池的生產成本中大多數為生產過程成本,未來生產規模擴大將成為降低電池的成本的重要砝碼。

 

逐漸減少液體的使用,從半固態電池到準固態電池,最終邁向無液體的全固態電池,將是固態電池成熟發展的趨勢。

 

作為新能源汽車發展的重要推進器,無論液態鋰電池、固態電池、燃料電池甚至鋁空氣電池,都具備各自優劣,但邁向固態化已是目前鋰電池大勢所趨。

 

只是在新能源汽車未來的漫長發展路徑里,固態電池或許是又一個美麗的停靠站。


來源:offweek高科技門戶網站
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