固態電池市場前景可期,中美日韓企業角逐激烈!
發布日期:2019-11-22    來源:中國高科技行業門戶    

固態鋰電池即電解質采用固體材料的二次電池,核心材料主要有正極、負極、固體電解質、集流體、極柱等材料。固態電池根據電解質的形態可以分為兩種類型,一種是全固態電池,即完全采用固體電解質而不使用任何液體,所有的材料都以固體形式存在;另一種是固液混合電解質電池,電池中同時含有固體電解質與增塑劑。

 

全球產業現狀

 

2019年1月30日,株式會社富士經濟發布了《二次鋰離子電池全球市場實態調查》報告。在未來幾年中,鋰電池的市場份額仍將持續攀升,且主要應用于純電動汽車領域。固態電池作為下一代電池技術,未來的市場前景將非常明朗。因此,在固態電池尚未進入大規模量產的階段,日本、韓國、美國等多個國家和全球知名企業紛紛布局,大力發展固態電池技術。

 

 

 

目前,在產業化進程中,已呈現出多方角逐的局面。以豐田為龍頭的日本企業依靠國內政策的有力扶植和自身強大的研發實力走在了世界前列,日本針對全固態電池的研發主線,已經從最初的探索高性能的電解質材料,逐步轉移到解決諸如電芯的試制、制造工藝的開發、充放電循環壽命等課題之上。研究重點已經進入了根據不同的應用,嘗試正極材料和負極材料的適當組合,以及嘗試實現大規模量產的制造工藝開發的階段;美國則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;韓國三大電池生產商三星 SDI、LG 化學、SK 創新則選擇聯合開發。

 

目前,我國固態電池的發展正處于產業化的前期,有部分企業雖然具有相關產品的量產水平,但技術仍不夠成熟,應用領域也較為狹窄,距離固態電池真正意義上的產業化還有一段路要走。國內正在進行固態鋰電專利布局的企業包括江蘇清陶能源、比亞迪、桑頓新能源、贛鋒鋰業、北京衛藍、國軒高科、寧德時代等。此外,如珈偉股份、萬向、鵬輝能源、橫店東磁等也都宣布涉足固態電池領域,但大部分企業仍處于規劃布局階段。

 

學術研究

 

對于大容量、高能量密度、高安全性全固態鋰電池的研究,國內外近些年都在不斷加大投入,取得了一定的進展,電池性能也大幅提高。2018年11月21日,馬里蘭大學研究人員通過在石榴石型固體電解質上部分地合成Li-Mg合金負極構建了一種電子/離子雙導電固體框架作為 Li 負極的有效主體,提升了固體Li負極的容量、電流密度及循環壽命。并在石榴石型全固態鋰電池中獲得了750mAh/cm 2 的創紀錄高累積容量。2018年12月4日,美國橡樹嶺國家實驗室報道其研究人員通過對鋰離子電池內部工作原理的研究,開發了一種高靈敏度的技術來表征和測量電解質和電極界面。

 

我國在該領域的學術研究也在不斷探索中,清華大學、北京科技大學等高校及中科院下屬科研院均將固態電池作為研發重點并努力突破。中國科學院北京納米能源與系統研究所提出了一種基于石榴石(Li 7 La 3 Zr 2 O 12 )的混合固體電解質(HSE)膜,專用于高性能固態鋰電池。北京科技大學材料基因工程高精尖創新中心、清華大學與美國德州大學奧斯汀分校合作研發兩種具有較高電導率、較強柔韌性、高放電容量和優異循環性能的復合固體電解質。中科院寧波材料技術與工程研究所開發了一系列高性能固態電解質材料、基于原位固態化的混合固液電解質電芯以及全固態鋰電池單體,為推動下一代動力電池技術奠定了基礎。

 

為進一步促進我國固態電池的全面發展,應從原材料方面、技術路線方面、專利布局方面、產業配套方面與設計開發方面入手,各方面協同發展,產學研結合,打造高質量產業鏈。




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