輕松實現1000公裏長續航,固態電池進入量產倒計時

2023-12-20 18:50:08    編輯: robot
導讀 近期,豐田汽車預測其全固態電池量產時間將推遲到2030年以後,這已經是第二次延長量產計劃了。 早在2010年,豐田就宣布計劃在2025年前實現固態電池小規模量產,在2030年前實現穩定量產。今年6月...

近期,豐田汽車預測其全固態電池量產時間將推遲到2030年以後,這已經是第二次延長量產計劃了。

早在2010年,豐田就宣布計劃在2025年前實現固態電池小規模量產,在2030年前實現穩定量產。今年6月,豐田宣布已克服全固態電池的耐久性問題,等解決了成本問題後,就將全面投入量產並配備在純電車型上,豐田這次更新固態電池具體量產時間爲2027年~2028年。

作爲全球汽車霸主,豐田對固態電池的研發投入啓動很早。據公开資料顯示,豐田在2008年就布局了固態電池,2012年其在世界範圍首發硫化物固態電池,盡管如此,豐田對固態電池的量產時間卻十分謹慎。

而部分第三方研究機構的結論則相對樂觀,至少是半固態電池會提前大規模量產應用。

根據EVTank早前的預測,至2030年全球固態電池滲透率有望達到10%,需求達到276.8GWh。2023-2030年,全球固態電池需求增長的CAGR爲63.7%。在該機構最新發布的《中國固態電池行業發展白皮書(2024年)》中,預計到2030年全球固態電池的出貨量將達到614.1GWh,在整體鋰電池中的滲透率預計在10%左右,其市場規模將超過2500億元,主要爲半固態電池。在白皮書中也表示,全固態電池目前仍然面臨着尚未完全解決的離子電導率問題、固固界面問題和循環性能問題等,預計其產業化時間節點將在2030年左右。

據中國汽車動力電池產業創新聯盟統計,截止2023年6月底,中國動力電池產能爲1860GWh。盡管現有的這些液態電池(主要爲鋰電池)生產线並不能直接用於生產固態電池,但若在技術水平突破後,通過改造產线完全實現了固液共线。那也就意味着,到2030年至少有三分之一的電池產能有望被用於生產固態電池。

這對於現在的動力電池產業而言,是有着顛覆性改變的。

無論是固態電池還是現在的液態電池,電池構造大同小異,都是由正極材料、負極材料、電解液、隔膜組成的,全固態電池就是把電解液換成固態電解質,半固態電池就是還保留少量的電解液。

與傳統鋰電池相比,固態電池的優勢在於:

1、安全性高,因爲固態電池電解質不易泄露或燃燒,且不會產生氣體,不易產生爆炸或火災;2、能量密度高,固態電池可以採用高電壓和高比能量的電極材料,實現高能量密度的存儲;3、穩定性高,固態電池的電解質不易受到環境影響,可以實現長期穩定的電化學性能。

在固態電池優勢方面,現階段的鋰電池已經基本觸碰到了天花板。

盡管國內已經有部分企業已經开始宣傳其固態電池能夠量產,但實際上,這些都是半固態電池。

在今年7月舉行的2023年中國汽車論壇上,寧德時代首席科學家吳凱表示,全固態電池目前還有些行業核心問題亟待解決。“如果豐田說今天能量產全固態電池,我是持懷疑態度的,目前全行業誰都不具備量產全固態電池的能力。至於到2027年能否量產,作爲技術人員,我也很難說得准確。”

寧德時代今年發布凝聚態電池之時,就一直強調產品的名字就叫“凝聚態電池”,但對比其他聲稱已經量產固態電池的企業,寧德時代的凝聚態電池也可以被稱作固態電池。

鑑於固態電池的天然優勢,誰能率先突破全固態電池的量產技術,誰就能在未來的電池市場競爭中佔得先機,不過短期內固態電池似乎並沒有大規模量產應用的可能性。即使突破了技術瓶頸,固態電池的成本也沒有優勢。

當時寧德時代宣布凝聚態電池將首先應用在航空領域,主要的原因可能也是成本。

據此前全球調查機構SNE research的計算,目前鋰離子電池的電解液價格在全球的平均水平爲9美元/kg,而全固態電池中最有前途的硫化物固體電解質的主要原料Li2S爲1500—2000美元/kg,是鋰離子電池電解液的200倍以上。

蔚來曾公开表示,一個半固態電池包的價格相當於一輛ET5(配置|詢價)。也就是說,其搭載的150度電池包的成本接近30萬元,換算爲度電成本是2元/Wh,是當下鐵鋰電芯價格的4-5倍、三元電芯價格的2倍。另有行業報告顯示,國內部分廠商披露半固態電芯成本高達3元/Wh。

如今這樣的成本應用在新能源汽車上,最終的售價很難被大多數消費者接受。

而半固態電池目前在業內幾乎沒有形成規模。2023年全年,國內固態、半固態電池的裝車約爲0.4GWh,主要由衛藍新能源公司的產品實現,和液態鋰離子電池相比規模太小。

在未來產業鏈完善且形成規模化後,材料成本才有望大幅降低。

若按照EVTank的預測,現在固態電池要通過7年左右時間,把成本做到和現有的鋰電池一樣。倘若真能實現,必將快速推進新能源汽車全面替代燃油車的進程,但從目前的行業現狀看,還有一定難度。

不過國內部分車企對固態電池的量產應用持樂觀態度,上汽集團國內首家宣布2025年量產固態電池,長安汽車宣布2025年量產固態電池,廣汽埃安也宣布將於2026年實現搭載全固態電池的汽車全面量產。



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