固態(tài)電池反復(fù)活躍！一文解讀行業(yè)進(jìn)展和產(chǎn)業(yè)領(lǐng)頭羊
2024年四季度，固態(tài)電池行業(yè)持續(xù)迎來(lái)變化：①華為硫化物固態(tài)電池專利曝光；②寧德時(shí)代已將全固態(tài)電池研發(fā)團(tuán)隊(duì)擴(kuò)充至超1000人，寧德時(shí)代目前主攻硫化物路線，在近期已進(jìn)入20Ah樣品試制階段；③太藍(lán)新能源、長(zhǎng)安汽車聯(lián)合發(fā)布無(wú)隔膜固態(tài)電池技術(shù)，實(shí)現(xiàn)極片復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)層隔膜功能替代。
今年政府給產(chǎn)業(yè)界全固態(tài)電池提供研發(fā)支持，其中部分資金需要企業(yè)的研發(fā)項(xiàng)目取得進(jìn)展后到位。政府給予部分公司資金支持進(jìn)行固態(tài)電池難點(diǎn)攻堅(jiān)，有利于確保中國(guó)在新能源技術(shù)上保持領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。結(jié)合整車廠與電池廠的布局情況來(lái)看，產(chǎn)業(yè)端對(duì)于固態(tài)電池的開(kāi)發(fā)態(tài)度更為明確且進(jìn)一步提速。
當(dāng)前市場(chǎng)對(duì)固態(tài)電池電解質(zhì)各技術(shù)路線的解讀較多，為進(jìn)一步深入探究固態(tài)電池在材料、設(shè)備端的更新情況，財(cái)聯(lián)社VIP特聯(lián)合蜂網(wǎng)火線直連“鋰電池”行業(yè)專家，調(diào)研固態(tài)電池正負(fù)極、生產(chǎn)設(shè)備以及新應(yīng)用領(lǐng)域的更多行業(yè)進(jìn)展，并于11月12日在新欄目《金牌紀(jì)要庫(kù)》中發(fā)文。
【交流紀(jì)要】
問(wèn)題一：目前固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度如何？預(yù)計(jì)何時(shí)可以大規(guī)模應(yīng)用？
專家：固態(tài)電池（包括半固態(tài)）的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程在今年明顯加快。這得益于技術(shù)優(yōu)勢(shì)的逐漸顯現(xiàn)、國(guó)家政策的支持以及市場(chǎng)對(duì)新技術(shù)形態(tài)的預(yù)期增強(qiáng)。國(guó)內(nèi)頭部大廠對(duì)固態(tài)電池商業(yè)化進(jìn)展的預(yù)期已提前到2027年左右，2030年左右可能實(shí)現(xiàn)上車應(yīng)用。日本則預(yù)期 2030 年開(kāi)始實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池大規(guī)模應(yīng)用。
電解質(zhì)方面，國(guó)內(nèi)主要采用氧化物和復(fù)合電解質(zhì)（氧化物+聚合物），硫化物路線雖然擁有更高的離子電導(dǎo)率和良好的機(jī)械性能，但仍然面臨成型難、化學(xué)穩(wěn)定性差等問(wèn)題。總體而言，固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化仍在推進(jìn)中，技術(shù)路徑的選擇將影響其最終性能和市場(chǎng)接受度。
問(wèn)題二：固態(tài)電池在正極材料方面有什么更新？哪些公司涉及這一環(huán)節(jié)？
專家：固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈與液態(tài)鋰電池的區(qū)別在于中游材料端負(fù)極材料和電解質(zhì)的不同，在正極材料方面基本一致。
固態(tài)電池的發(fā)展肯定需要更高容量的正極材料。相比傳統(tǒng)的鋰離子電池正極材料，高鎳三元正極材料擁有更高的克容量，顯著增強(qiáng)了電池的能量密度，進(jìn)而提升了電動(dòng)汽車的續(xù)航能力。除了能量密度上的優(yōu)勢(shì)，高鎳三元材料還展現(xiàn)出優(yōu)異的充放電特性和成本效益。隨著技術(shù)進(jìn)步，正極材料也將從高鎳升級(jí)到超高鎳，向鎳錳酸鋰、富鋰錳基等材料開(kāi)始發(fā)展。
這個(gè)環(huán)節(jié)主要涉及當(dāng)升科技、容百科技、盟固利等正極材料供應(yīng)商。
問(wèn)題三：為什么負(fù)極材料會(huì)成為固態(tài)電池升級(jí)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)？當(dāng)前哪些創(chuàng)新技術(shù)有所應(yīng)用？
專家：傳統(tǒng)石墨負(fù)極的鋰離子電池能量密度越來(lái)越接近理論上限，因此負(fù)極材料從石墨體系升級(jí)到了預(yù)鋰化的硅基負(fù)極或者鋰金屬負(fù)極。
硅因其高容量（約4200 mAh/g）而成為鋰離子電池負(fù)極材料的熱門選擇。但在充放電過(guò)程中，硅的體積膨脹和收縮會(huì)導(dǎo)致材料的結(jié)構(gòu)破壞，從而影響循環(huán)壽命?，F(xiàn)在復(fù)合負(fù)極材料的開(kāi)發(fā)正在興起，例如將硅與碳材料結(jié)合，以利用硅的高容量和碳的導(dǎo)電性。這種復(fù)合材料可以在一定程度上緩解硅的體積膨脹問(wèn)題，提高循環(huán)穩(wěn)定性。
目前，新型碳材料（如碳納米管和石墨烯）正在被研究，以提高電池性能，代表企業(yè)為天奈科技和道氏技術(shù)。
問(wèn)題四：固態(tài)電池在設(shè)備端與傳統(tǒng)電池是否存在差異？哪些公司在設(shè)備端具備競(jìng)爭(zhēng)力？
專家：由于固態(tài)電解質(zhì)層的存在，固態(tài)電池的生產(chǎn)工藝與傳統(tǒng)液態(tài)電池有很大不同，可能一半以上的現(xiàn)有設(shè)備需要更新。比如，傳統(tǒng)的卷繞工藝不再適用，需要轉(zhuǎn)向疊片工藝；傳統(tǒng)的輥壓設(shè)備也難以適用，需要重新開(kāi)發(fā)設(shè)備和工藝，設(shè)備迭代可能達(dá)80%-90%。
當(dāng)前市場(chǎng)比較關(guān)注干法電極技術(shù)。該技術(shù)直接將活性材料、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑混合成干粉，通過(guò)機(jī)械壓制的方式形成電極片，能夠顯著提高電極的壓實(shí)密度，可達(dá)到傳統(tǒng)濕法電極的1.2到1.3倍。這個(gè)技術(shù)需要用到特定的滾壓設(shè)備來(lái)滿足干粉物料的攪拌和壓制需求，由于成本高于傳統(tǒng)方法，因此尚未被大規(guī)模采用，但未來(lái)有望成為推動(dòng)固態(tài)電池商業(yè)化的重要技術(shù)之一。
供應(yīng)商方面，贏合科技已成功開(kāi)發(fā)了干法固態(tài)極片輥壓設(shè)備、干法攪拌設(shè)備和相關(guān)疊片工藝；納科諾爾已經(jīng)推出干法電極設(shè)備四輥、五輥、八輥、十輥等系列產(chǎn)品。
問(wèn)題五：固態(tài)電池在低空領(lǐng)域的應(yīng)用有何期待？哪些公司已經(jīng)開(kāi)啟布局？
專家：從安全性考慮，由于固態(tài)電池采用固體電解質(zhì)代替液態(tài)電解質(zhì)，有效降低了電池在極端條件下起火和爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，從而提升了飛行器的安全性。
再?gòu)碾姵匦阅芸紤]，固態(tài)電池?fù)碛懈L(zhǎng)的循環(huán)壽命，這意味著它們可以在不更換電池的情況下，支持飛行器更長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，增強(qiáng)了飛行器的可靠性和經(jīng)濟(jì)性；固態(tài)電池具有更高的能量密度，這意味著在相同體積下可以存儲(chǔ)更多的能量。對(duì)于飛行器而言，這可以減輕其總重量，從而提高飛行效率和續(xù)航能力，對(duì)于提升飛行器的性能至關(guān)重要；固態(tài)電池在極端溫度下的性能更為穩(wěn)定；對(duì)于需要在不同氣候條件下運(yùn)行的低空飛行器來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。
目前許多eVTOL主機(jī)廠已經(jīng)與電池廠商開(kāi)啟合作，比如商飛與寧德時(shí)代、小鵬匯天與中創(chuàng)新航，億航智能與欣界能源（海目星），藍(lán)海華騰投資高能時(shí)代等案例落地。
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