鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2023年01月10日
固態電池未來成長性及產業鏈分析
目前市面上電池根據電解質狀態不同大致可分為液態電池、半固態電池、準固態電池和全固態電池。液態電池僅含有液體電解質,半固態電池以氧化物復合電解質為主,準固態電池以聚合物復合電解質為主,而全固態電池以硫化物復合電解質為主。
固態電解質重要以聚合物、氧化物、硫化物為主。其性能和比較如表所示:
值得關注的是,硫化物固態鋰電池是導電率最高,熱穩定最好,安全性最高的電解質材料,也是最有可能應用在電動汽車領域的材料,其在在高功率及高低溫環境下運行優勢明顯,且材料柔軟,易于加工,但是對空氣極為敏感,不僅容易被氧化,還容易遇水出現硫化氫等有害氣體。目前日本對固態鋰電池的研究專利居全球榜首,其中豐田以26項專利位列日本第一,重要是對硫化物體系固態電解質的研究,我國CATL,清陶新能源也對該領域展開了研究。
全固態鋰電池正負極均使用固態材料作為電解質,相比于傳統鋰電池,全固態鋰電池的優勢有:
(1)安全性能最高,多數無機固態電解質材料不可燃、不易腐蝕、不易揮發、不存在漏液,具有更高的安全保障。(2)能量密度高,目前市場上液態鋰電池能量密度最高達260W.h/kg,全固態鋰電池能量密度預期300W.h/kg~400W.h/kg或以上。
(3)固態電池比液態電池更加緊湊,電極間距可縮短到微米級,內部串聯后簡化電池外殼及冷卻系統模塊,可以有效提升系統能量密度。
(4)循環壽命長,固態電解質能夠有效防止液態電解質在充放電過程中持續形成和生長固體電解質界面膜的問題和鋰枝晶刺穿隔膜問題,可以大大提高其循環使用壽命。
(5)工作溫度范圍更寬,固態電池可操作溫度在300℃以上。
(6)回收方便,環保問題已經成為全球經濟發展的重點聚焦問題,目前電池回收分為濕法和干法,濕法是指把電池中有毒的液態芯取出,干法是指采用破碎的方法把有效的成分取出來。固態電池回收時沒有廢液,不會發生側漏。
由于固態電池技術目前尚未成熟,量產后的具體效用如何還有待證實,專業人員還指出固態電池量產后具備柔性優勢,可以應用于智能穿戴和可植入式醫療設備領域,充電效率更高且能有效防止由短路引起的爆炸隱患。
應用領域:全固態鋰電池可分為薄模型和大容量型。其結構設計及應用場景如下表所示:
目前全球范圍內氧化物固態電池龍頭為美國Sakti3,其2015年被英國戴森收購,已擁有70余項專利。硫化物固態電池龍頭是以豐田為代表的日本38家聯合機構。我國的固態電池還在緊鑼密鼓的研發階段,進展較好的公司有:
CATL以硫化物電解質為重要研究方向,目前容量為325mAh能量密度為300Wh/kg鋰金屬固態電池300以上剩余82%,此外,電池金字塔富士康推出了自己的開源電動汽車平臺MIH,并配備固態電池組和車載互聯網服務,據悉富士康宣稱已具備量產技術,富士康母公司鴻海精密和CATL和美國固態電池公司SolidEnergySystems(SES-麻省固能)在動力鋰電池領域達成合作,并計劃在2024年推出固態電池。目前,麻省固能已經在波士頓建立鋰金屬電池研發中試線,在上海嘉定建立了世界第一個鋰金屬電池生產展示中心。
珈偉股份七月和如皋管委會新能源汽車及零部件產業園區,投資建設鋰電池電芯及PACK生產線,該項目總固定資產投資丌低于6.6億元人民幣,積極布局固態鋰電產業。