固态电池技术突破在即,2027年有望批量示范装车
AI导读:
固态电池作为最具潜力的下一代动力电池,备受行业关注。随着技术工艺逐步成熟,预计2027年前后将实现小批量生产。多家国内外车企已宣布固态电池量产时间表,行业迎来快速发展期。
从当前全球固态电池研发进展来看,量产技术工艺尚待成熟,预计2027年前后有望实现小批量生产。近日,《中国经营报》记者在第二届中国全固态电池创新发展高峰论坛采访了解到,针对固态电池落地路径,多位产业人士给出了小批量量产的时间表。
随着现有液态锂离子电池密度已接近理论极限,产业链企业正积极攻关新一代电池技术。其中,全固态电池凭借高安全性和高能量密度,被行业视为最具潜力的“下一代动力电池”。
全国政协常委、经济委员会副主任,工业和信息化部原部长苗圩表示,固态电池在安全与能量密度等方面相比现有液态电池产品优势明显,有望解决新能源汽车续航与安全两大痛点,成为全球动力电池市场竞争的焦点之一。然而,固态电池产业化仍需攻克技术、工艺和成本难题。
中国科学院院士、中国全固态电池产学研协同创新平台理事长欧阳明高在论坛上指出,当前应聚焦以“硫化物”电解质为主体,匹配高镍三元正极和硅碳负极的技术路线,目标是实现比能量400瓦时/公斤、循环寿命1000次以上,确保2027年轿车小批量装车,2030年实现规模量产。为此,需建立全行业共性基础材料供应链。
固态电池商业化面临挑战
固态电池是一种使用固态电解质取代传统锂离子电池中电解液的新型电池。传统液态锂电池主要由正极、负极、电解液和隔膜组成,而固态电池则使用固态电解质替代电解液。
现阶段,传统液态锂电池能量密度已接近350Wh/kg的理论极限,且存在热失控等安全隐患。固态电池被视为有望继承锂离子电池主流地位的电池技术,其发展路径包括半固态、准固态、全固态等。
苗圩强调,部分企业宣布已量产装车的固态电池多为半固态电池,仍属液态电池范畴,不能与固态电池混为一谈。固态电解质主要分为聚合物电解质、氧化物电解质、硫化物电解质三大技术路线。
中国科学院院士、厦门大学教授孙世刚指出,固态电池大规模商业化应用面临生产工艺复杂等限制。材料科学方面,寻找合适的固体电解质是关键。理想状态下的固体电解质需具备高离子电导率、良好的化学稳定性及机械强度。
固态电池电解质综合性能难以平衡。国联证券研究报告指出,聚合物、氧化物、硫化物作为固态电解质的综合表现不佳。如聚合物电解质易加工、生产难度低,但离子电导率不高;氧化物和硫化物电解质电导率、安全性和机械强度更高,但制造难度更大、成本更高。
固态电池中电极与电解质之间的界面接触不良会导致电池内阻增加,影响性能。此外,成本也是固态电池大规模量产的关键因素。液态锂离子电池单体成本约为每瓦时0.5元,而固态电池材料成本每瓦时在2元以上,远高于液态电池。
比亚迪锂电池有限公司CTO孙华军表示,从长期来看,成本不是问题。硫化物固态电池中,影响成本最大的是三元镍钴锰。规模化生产后,固态电池成本有望与液态电池接近。
2027年启动批量示范装车
苗圩分享称,欧、美、日、韩等传统汽车强国高度重视全固态电池研发与产业化,欲借此实现对我国动力电池产业的换道超车。国内相关企业也加大了布局力度。
国外方面,日本丰田预计2027年至2028年固态电池进入实用化阶段,2030年后大规模生产。韩国三星预计2027年开始量产。国内方面,上汽、广汽、奇瑞、比亚迪等车企纷纷宣布固态电池量产时间表。宁德时代主攻硫化物路线,正开展20Ah样件试制,预计2027年小批量生产。
比亚迪已开始启动固态电池产业化可行性验证,涵盖关键材料技术攻坚、电芯系统开发以及产线建设。计划2027年左右启动批量示范装车应用,预计2030年前后实现大规模量产。
一汽集团首席科学家兼研发总院高端汽车集成与控制全国重点实验室主任王德平表示,全固态电池已突破关键技术,正处于原型样机阶段。预计未来两至三年,能量密度达400Wh/kg的全固态电池有望实现小批量装车应用。
广汽埃安也在进行全固态电池研发,选择硫化物多元复合和聚合物多元复合两条路线。重点攻关高容量正负极、高性能固态电解质材料及成膜技术、固固界面改性技术等。
广汽埃安电池研发部部长李进认为,人工智能发展将推进全固态电池开发。利用仿真计算和AI深度学习模型,对固态电解质进行创新性开发,解决稳定性、安全性、加工性、固固界面等问题,将大幅加速全固态电池开发进度。
(文章来源:中国经营报)
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