近10年来,我国新能源汽车产业发展取得了长足进步。据中国汽车工业协会发布的数据显示,2013年,我国新能源汽车销售17642辆。2023年,新能源汽车销售949.5万辆,市场占有率达到31.6%,连续9年位居全球第一;新能源汽车出口120.3万辆。2024年1—5月,新能源汽车销售389.5万辆,市场占有率达到33.9%;新能源汽车出口51.9万辆。
下一个10年,新能源汽车产业的竞争核心在哪?除了智能驾驶领域,车企及上下游行业企业,纷纷将目光瞄准动力电池方面,对固态电池的研究悄然提速。
上汽集团(600104)、一汽集团、长安汽车(000625)、宁德时代(300750)、比亚迪(002594)等多家企业将固态电池小批量上车时间表设定为2027年。
三条技术路线并进
2024年5月27日,工信部发布了《电动汽车用动力蓄电池安全要求》(征求意见稿)。新标准做了一系列修改,对磷酸铁锂电池、三元锂电池、钠离子电池、锂金属电池等的安全性提出了更高要求。
固态电池作为一种新型储能技术,被公认为是新一代电化学储能技术的主要路线。据公开资料,目前磷酸铁锂电池能量密度通常为100—160Wh/kg,三元锂电池能量密度为150—350Wh/kg,而固态电池能量密度能达到400-900Wh/kg。
目前,对固态电池的技术研究主要集中在三条路线上,2024年3月,动力电池巨头宁德时代的董事长曾毓群就公开表示,目前固态电池主要有氧化物路线、硫化物路线和聚合物路线。
宁德时代选择了硫化物路线,选择这一技术路线的企业还有国轩高科、蜂巢能源、欣旺达等。公开资料显示,早在2022年,蜂巢能源全固态电池实验室便研发出国内首批20Ah级硫系全固态原型电芯,该系列电芯能量密度达350—400Wh/kg,已通过针刺、200℃热箱等实验,不过何时能够量产上车,该公司并未明确公布。
2024年4月,太蓝新能源发布了全球首块720Wh/kg能量密度的全固态锂金属电池,刷新了锂电池最高能量密度的行业纪录。不过对于该款全固态锂金属电池的量产装车时间线,该公司尚未明确公布。太蓝新能源是氧化物路线的代表性企业,除此之外,锂生态龙头赣锋锂业也在2023年9月推出了半固态“先锋”电池,该电池采用柔性固体电解质隔膜和超级半固态电芯,能量密度可以达到400Wh/kg以上,其第二代(半)固态电池目前已经实现量产装车。
上汽清陶能源、卫蓝新能源、弗迪电池等企业则在聚合物路线努力尝试。其中,上汽清陶能源目前已着手建造首条全固态电池生产线。该生产线计划2025年底完工,一期产能规划0.5GWh,第一阶段产品能量密度可达400Wh/kg以上,二阶段产品能量密度更有望突破500Wh/kg。
车企争相入局
在动力电池厂商加大技术投入,以期获得先发优势之际,行业中下游的车企也纷纷入局。除了与电动电池厂商联合研发外,不少车企也开始自主研发。
据不完全统计,比亚迪是国内车企中最早对固态电池进行研究的企业。2016年比亚迪提出要在未来10年、最快5年内推出固态电池。2018年,比亚迪推进固态电池项目商用,并把固态电池作为下一步研究重点。2021年,比亚迪公开了硫系添加剂全固态电池专利。此后关于比亚迪固态电池的市场消息多有传出,不过几乎都未被证实。
东风汽车在固态电池领域起步也非常早,从2018年起就成立了固态电池项目组,开展对固态电池、固态电池系统的技术研究。2024年北京车展上,东风汽车带来了自主研发的新一代高比能固态电池。
到了最近两年,固态电池研制热度增高,不少企业宣布入局。
广汽集团(601238)目前重点攻关固态电池、钠离子电池等技术,计划在2026年装车搭载固态电池。2023年11月17日,该公司在广州车展上宣布上述消息。广汽集团称,公司固态电池技术已经取得进展,在满足安全性与可靠性要求的前提下,电芯能量密度可达400Wh/Kg。
同样在2023年广州车展上,长安汽车宣布,计划到2030年推出液态、半固态、固态等8款自研电芯,形成不低于150GWh的电池产能。并计划不晚于2027年推动重量能量密度达到350-500Wh/kg、体积能量密度750-1000Wh/L的电池,并逐步量产应用,2030年实现全面普及。
今年4月12日,广汽集团在2024科技日上推出了高安全大容量全固态动力电池,宣布电池容量达到了30Ah,能量密度为400Wh/kg,整车续航里程可轻松超过1000km,而且在采用了超高镍正极和超大容量硅负极的情况下,还能实现电池在200℃热箱测试中不发生爆炸。
上汽集团则在5月24日官宣首条全固态电池生产线建成贯通倒计时500天正式启动。据悉,上汽集团与清陶能源的合资公司上汽清陶全固态电池采用了聚合物—无机物复合电解质技术路线,预计能量密度将超过400Wh/kg,将是传统动力电池的一倍以上。同时,电池还具备更高的安全性,即使是在针刺以及200℃热箱的场景下,该电池也能够确保电芯不起火不爆炸。
半固态电池先上车
不管是动力电池厂商还是车企,对固态电池的技术突破都颇具信心。但即便如此,固态电池想要真正的商业化,还是要面临诸多考验。
宁德时代董事长曾毓群曾对此进行过专门的评论:“前沿技术的落地要经历3个路线,即技术路线、产品路线、商品路线。首先看在技术上是否成立、能否打通;其次,变成产品之后,在生产制造过程中安全性、可靠性、一致性、质量是否能保证;第三,是否能卖出去,因为太贵了可能会卖不动。此外,固态电池目前还有很多基本的科学问题待解决。”
蔚来汽车联合创始人、总裁秦力洪也曾在ET7半固态电池测试时坦言,150kWh的固态电池包的成本接近一辆蔚来ET5。目前,2024款蔚来ET5的小电池包版本,买断电池售价为29.8万元,租赁电池售价为22.8万元。
也就是说,虽然众多厂商都公布了固态电池的上车时间表,但想要在商业化上取得成功,尚需更多时日。
从现实来看,半固态电池将率先量产商业化。
4月8日,智己L6正式发布,称其搭载的133kWh固态电池,CTLC(中国轻型汽车行驶工况)续驶里程超1000km,峰值充电功率400kW。从严格意义上来说,智己L6所搭载的第一代光年固态电池,由于含有少量液体电解质,因此仍可被定义为“固液混合电解质电池”,即所谓的半固态电池。
据中国汽车动力电池产业创新联盟的数据,2024年1-5月国内半固态电池装车量达1621.8MWh。有机构统计,截至2023年底,国内半固态电池产能规划累计超过298GWh,落地产能接近15GWh,预计2024年(半)固态电池装机总量将突破5GWh。
2024年6月8日,长安汽车先进电池研究院副总经理、深蓝汽车科技有限公司动力开发部副总经理杜长虹表示,“2024年是中国半固态电池上车元年”。杜长虹认为,固态电池发展经历材料开发、电芯开发、工程化、千辆级量产和万辆级量产五个阶段后可实现大批量商业化发展。在未来相当长一段时间内,全球新能源汽车市场上液态电池、固态电池和燃料电池将并行发展,现在很难说谁主沉浮。
据不完全统计,除了上汽智己,长安、广汽、蔚来、赛力斯、哪吒等车企也宣布了半固态电池装车量产计划。奔驰、大众曾发布信息称,2024—2026年将使用半固态电池。2024年5月,福田汽车表示,半固态电池已搭载在轻卡上进行测试。宁德时代、清陶能源、中创新航、蜂巢能源、辉能科技、赣锋锂业、亿纬锂能、国轩高科、比克电池、欣旺达、力神电池等也宣布了半固态电池上车计划。
(文章来源:海报新闻)