固态电池又火了,说几点新进展
过去四年,固态电池总体不温不火,近期为何突然又火了?
01
锂电创新,历来不易
固态电池作为锂电行业的重要创新路线,离不开锂电创新的整体环境。
我们知道,锂电创新历来不易。
过去十多年,锂电产业化高速发展,产能突飞猛进,但锂电技术鲜有革命性突破。
在材料体系上,仍然是磷酸铁锂和三元为主;在结构体系上,仍然是方形、圆柱和软包占主导。
归根到底,锂电创新的约束条件较多,需要同时兼顾成本、安全性、能量密度、循环次数、温度性能甚至资源保障等因素。
这也决定了锂电技术的迭代较慢,相对于光伏创新主要考虑效率和成本,技术迭代就要快得多。
在艰难的创新背景下,近年锂电行业也进行了各种探索,包括材料体系上的无钴、高镍、固态、复合集流体、磷酸锰铁锂甚至摆脱锂资源的钠离子电池,结构体系上的短刀、刀片、4680大圆柱,以及制造工艺角度的高速叠片,等等。
但是,总体上以局部创新或者微创新为主,革命性或者突破性创新较少,这个跟日新月异的光伏技术创新形成了鲜明对比。
尤其是备受期待的4680大圆柱电池,尽管特斯拉尤为推崇,但整体低于预期,正如本公众号在2021年11月《新物种4680电池:看起来很美,造出来不易》中所预言的那样,最终并没有突破锂电创新的若干桎梏。
对锂电创新的谨慎态度,正是源于锂电创新的不易,固态电池的创新发展也同样面临这样的约束。
02
优点突出,直戳痛点
锂电创新不易,技术迭代沉寂,锂电行业亟需破局。
如今,固态电池成为当前锂电创新的最强期待,没有之一,碾轧此前对4680大圆柱电池的期待。
固态电池在众多锂电创新路线中出类拔萃,确实有些优点,颇为撩人。
传统锂电池中的液态电解质,有机溶剂具有高腐蚀性、易燃、抗氧化性较差等特点,尤其是无法应对锂枝晶等问题,导致液态锂电池在安全性和能量密度上进一步突破面临天花板。
对比而言,固态电池采用固态电解质,或者半固态电池采用较少的液态电解质,甚至还可以规避隔膜的使用,进而可以大幅提升安全性、能量密度、循环次数和低温性能等特性。
这些优点恰恰直戳锂电行业的痛点,也难怪各路大佬争相发展,各显神通。
03
创新颇多,非一朝一夕之功
固态电池的优点,得益于其诸多创新。
其中,主要包括聚合物、氧化物、硫化物等固态电解质材料的创新,以及固体电解质制备、电极涂覆、电池组装等生产工艺及设备的创新。
这些创新涉及材料、工艺、结构以及设备等,而且彼此相互依赖,相互掣肘,是一个系统工程。
锂电单一创新,尚且难度较大,诸多创新叠加,难度自然几何级提升,尤其是产业化量产的成本问题比较突出,需要重塑全新的材料体系、设备体系甚至供应链体系。
这就导致固态电池的技术进展较慢,产业化也面临一些难点,一直被期待,但总是低于预期。
当然,正是因为这些创新难点,在产业化进程中表现为循序渐进的态势,并体现在固态化程度上,半固态电池也就自然作为过渡产品,应运而生,并在过去几年及当前一段时间占据主要地位。
面对固态电池的诸多技术路线和创新难点,各大玩家也呈现出不同的技术路线、产品策略和产业化进度。
近日,太蓝新能源联合长安汽车发布“无隔膜固态锂电池技术”,通过在极片表面导入高致密复合固态电解质层,实现隔膜功能替代,带来行业范式革命。
太蓝新能源首推锂电池 “减材制造” 理念,在四大主材基础上,第一步:减掉隔膜、部分电解液,用于最先量产、装车的半固态电池;第二步:减掉全部电解液,用于低空经济等领域全固态产品;第三步:减掉负极,用于未来无负极全固态产品,确定了从液态到半固态、全固态电池的产业路径。
太蓝新能源与长安汽车还明确了无隔膜产品的量产时间表,半固态电池计划于2026年进行装车验证/测试,以满足电动汽车的应用需求;全固态电池计划于2027年实现批量生产,在特殊领域开展示范性应用。
04
弹性颇大,资本吹捧
固态电池肩负了当前锂电创新突破的重任。
作为锂电革命性的技术突破,因此充满想象空间,体现出较大的弹性,备受资本市场吹捧。
过去十多年,锂电行业大规模产业化以来,无论是磷酸铁锂和三元的材料路线,还是18650圆柱、方形铝壳还是软包的结构路线,锂电创新始终缺乏革命性哪怕重大的技术创新。
为此,比亚迪的刀片电池,蜂巢的叠片技术,瑞浦的问顶技术,都已经算是这些年锂电行业的重大技术创新了。
因此,我们可以看到技术创新维度更高的固态电池,在锂电行业创新的地位有多高。
当前,固态电池在众多大小玩家、新旧势力的集体努力下,也在不断进步,并能够看到一些突破,在产业化道路上也有一些阶段成果和明确预期。
需要强调的是,固态电池不仅是技术上的创新,更多是应用场景的突破。
尤其是固定电池在安全性和能量密度上的突破,将大大拓展锂电行业的崭新应用场景,不局限于电动汽车和电力储能,还可以广泛应用于电动飞机、飞行汽车、电动机器人、电动物联设备等移动终端。
近期低空经济的热络,对安全性和能量密度的更高诉求,也为固态电池注入了更为显著的期待。
实际上,当前锂电技术已经基本满足电动汽车及储能的需求,能量密度、安全性等虽然不达满分,但早已远远合格,这个从电动汽车的渗透率及储能行业的发展速度上就已经证明。
换言之,固态电池创新对电动汽车及储能行业已经缺少弹性,敏感性不强,而更为广阔的特殊应用场景才是固态电池大放异彩的重点,也是推动固态电池走向产业化的关键。
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