固态电池商业化面临哪些挑战?
2024年11月25日 21:50
作者: 刘春燕 李子健
来源: 上海证券报·中国证券网
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  上证报中国证券网讯近期,固态电池产业受到外界广泛关注,无论在产业界还是投资界,都是一派热火朝天的景象,五花八门的参数、层出不穷的产品、铺天盖地的产能规划信息,无一不刺激着大众的感官。

  热闹之下,背后的问题更需关注:相关固态电池产品哪些是噱头、哪些又代表前沿方向?哪种技术路线能率先实现量产?哪些领域可能率先实现商业化应用?

  商业化痛点一:量产,哪条技术路线?

  根据电解质材料的不同,固态电池主要可以分为氧化物、硫化物、聚合物三种技术路线,每个路线都有各自的优势和短板。哪种技术路线能率先实现量产,业内讨论不休且尚未达成一致,主要问题有二:一是要解决工艺的安全性和性能的稳定性问题;二是要解决量产材料和设备配套的技术和成本问题。

  产品参数一个比一个亮眼,但数据标准、实验环境等情况并不统一,大众仍难以比较和衡量,而行业巨头和“新势力”所从事研究方向,则颇具参考意义。

  据记者了解,国内以宁德时代比亚迪为代表,国外包括日本丰田、韩国三星和SK On等一众龙头厂商押注硫化物路线。硫化物的离子导电率等理论性能最佳,但工艺难度极高,化学稳定性差,易与空气中的水分反应产生有毒气体,同时制备工艺复杂,对生产环境要求高,成本较高。

部分主要企业的硫化物基全固态电池产业化进程(上证报据公开资料整理)

  宁德时代首席科学家吴凯今年4月曾表示,如果用技术和制造成熟度作为评价体系(以1-9打分),宁德时代的全固态电池研发尚处于4分的水平,目标是到2027年达到7-8分的水平,意味着届时可以小批量生产全固态电池,但大批量生产仍然会面临成本等问题。

  亿欧智库根据2024年8月的电池材料价格对三种技术路线的电芯成本进行了估算(如下图)。数据显示,硫化物路线的成本远高于另外两者,且高出部分主要来自材料成本。业内人士表示,尽管硫化物路线已展现潜力,但其要向规模化生产过渡仍面临重大挑战,包括对制造环境的精细调控、高压成型技术的创新以及缺乏成熟的量产设备等。

典型全固态电池成本估算表(亿欧智库,上证报整理)

  因此,尽管电导率等性能不及硫化物,工艺难度相对较低、成本较低的氧化物和聚合物也是固态电池量产的可选方案。卫蓝新能源、清陶能源、太蓝新能源赣锋锂业等是布局相关半固态电池并披露有产能规划的国内企业。

  卫蓝新能源研发总监徐航宇表示,在全固态电池领域,卫蓝最看重的是“聚合物+氧化物”的路线,因为成本相对较低,预计到2027年做到小范围示范性应用。不过徐航宇也补充称,卫蓝在硫化物方面也有布局,在深圳有一个全资子公司负责相关工作。

  为何选择氧化物半固态电池路线先量产?太蓝新能源董事长兼CTO高翔对此表示,要想真正把固态电池推向规模化的市场应用,一方面必须要解决工艺的高良率、高效率生产制造问题,另一方面成本还要能被市场接受。由太蓝新能源、长安汽车等单位联合编著的《固态锂电池技术发展白皮书》(下称“白皮书”)认为,电解质预计从氧化物半固态路线和聚合物半固态路线,向氧聚复合(氧化物和聚合物复合)全固态路线迭代。

  白皮书依据当前固态电池布局及发展规模预估,镧、锗、钛等稀有金属元素产能将无法满足电解质生产需求,这是又一量产限制性因素。真锂研究创始人墨柯认为,技术发展一般过程是:先做出来,实现量产应用,再想办法降本,如果稀有金属产能少导致成本很高且影响大规模应用,再寻找替代。

  电解质技术路线多样,也使得上游供应商无法在短期内完成供应链的迭代和规模化建设,因此固态电池要在液态锂电池供应链的基础上升级乃至重塑,仍有很长的路要走。

  商业化痛点二:降本,市场在哪里?

  高昂的成本意味着固态电池在应用端还要同已经成熟且便宜的液态电池技术比较。在近日举办的“2024高工锂电年会”上,高工锂电董事长张小飞预计,今年第四季度的液态锂电池电芯成本约为0.25-0.3元/Wh。对比可知,固态电池成本远远高于传统液态锂电池。

  高翔也谈到,电动汽车和储能等市场对成本非常敏感,所以太蓝新能源提出了“减材制造”理念,推出“4-3-2-1”技术路线。即在电池的四大主材上做减法:第一步,减掉隔膜,减掉部分电解液;第二步,完全减掉电解液;第三步,减掉负极。通过“减材制造”提高电池的安全性和生产效率。

  徐航宇认为,长远来看,固态电池比液态电池能做到更低成本。一方面,现在的固态电池用的大部分是下一代的正负极材料,将来这些材料规模化起量后,成本会下降;另一方面,未来可以考虑用工业级碳酸锂来替代电池级,以降低成本;此外工艺性能方面也有降本空间。

  低空飞行器、机器人等新兴应用场景或是固态电池率先实现商业化的市场领域。欣旺达动力产品总监梁子腾认为,低空经济飞行器安全要求高、电源能量密度要求高、成本敏感度较低,巡航段倍率需求较低,有望最先应用固态电池。

  高工锂电展望,到2035年,储能市场,以及以eVTOL(电动垂直起降飞行器)、机器人、特种动力为代表的新兴领域和3C数码产品,预计将分别贡献固态电池出货量的20%以上、10%以上和5%以上。

  高翔还呼吁,应加快制定行业规范、原材料、产品性能准入标准,防止恶性竞争,促进固态电池行业健康快速发展。

(文章来源:上海证券报·中国证券网)

文章来源:上海证券报·中国证券网 责任编辑:73
原标题:固态电池商业化面临哪些挑战?
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