全球車企紛紛發(fā)力,固態(tài)電池未來幾何?

時間:2021-08-05 10:15來源:華經情報網 作者:綜合報道
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       一、固態(tài)電池概述

       1、固態(tài)鋰電池成未來趨勢

       固態(tài)電池能量密度和熱穩(wěn)定性能顯著優(yōu)于液體鋰離子電池,具有遠期商業(yè)化前景。固態(tài)鋰電池主要由正極、負極、固態(tài)電解質構成,相對于液態(tài)鋰電池,固態(tài)電池的優(yōu)勢:(1)使用固態(tài)電解質替代液體電解質和隔膜,固態(tài)電解質燃點非常高,提高電池熱穩(wěn)定性能;(2)固態(tài)電池的電壓平臺是5V,高于液態(tài)電池的4.3V,能夠匹配高壓電極材料,電池能量密度和比容量優(yōu)于液態(tài)電池;(3)固態(tài)電解質不具有流動性,因此不存在漏液現象,簡化電池成組設計,降低電池的重量和體積,能量密度有望突破300Wh/kg。


資料來源:公開資料整理

       近年來,下游應用領域的不斷革新對鋰電池行業(yè)提出了愈來愈高的要求,鋰電池技術也由此不斷進步,向更高的比能與安全性進發(fā)。從鋰電池技術發(fā)展的路徑來看,液態(tài)鋰電池能夠實現的能量密度已經逐漸接近了它的極限,固態(tài)鋰電池將是鋰電發(fā)展的必經之路。

       鋰電池技術發(fā)展路徑


資料來源:公開資料整理

       2、生產工藝

       界面問題、加工工藝難度大和生產成本高制約著硫化物固態(tài)電池的產業(yè)化發(fā)展,預計5-10年內全固態(tài)電池無法實現商業(yè)化。1)固態(tài)電池存在固-固界面接觸難題,內阻較大,循環(huán)性能、倍率性能差。2)加工工藝難度大:硫化物固態(tài)電解質對生產環(huán)境要求苛刻,需要隔絕水和氧氣,同時涉及薄膜沉積等與現有液態(tài)鋰電池完全不同的生產工藝,大規(guī)模量產技術尚未解決。3)生產成本高:根據國際新能源網數據顯示,固態(tài)電池生產制造成本占比超50%,而液態(tài)鋰離子電池生產成本僅為20%-30%。

固態(tài)電池生產工藝流程


資料來源;公開資料整理

       二、固態(tài)電池發(fā)展背景

       1、新能源汽車行業(yè)快速發(fā)展

       固態(tài)電池主要應用于新能源汽車等,受國家政策推動影響,新能源汽車行業(yè)快速發(fā)展。根據中國汽車工業(yè)協會數據顯示,我國新能源汽車在2011-2018年之間高速發(fā)展,銷售呈現爆發(fā)式增長,7年間銷量增長超150倍,2019受補貼大幅度滑坡等影響,銷量有所下降,2020年疫情逆勢上升,達到了136.73萬輛的新高,同比2019年增長13.4%。隨著下游新能源汽車需求規(guī)模快速增長,固態(tài)電池行業(yè)發(fā)展前景廣闊。


資料來源;中國汽車工業(yè)協會,華經產業(yè)研究院整理

       2、儲能行業(yè)需求上升

       全固態(tài)電池被公認有望突破電化學儲能技術瓶頸,滿足未來發(fā)展需求的新興技術方向之一。在電化學儲能方面,目前鋰電池占電化學儲能比重達80%。根據CNESA數據顯示,2020年電化學儲能累計裝機規(guī)模為3269.2MV,同比2019年增長91%,而結合國家對能源發(fā)展的指導方針,電化學儲能在用戶側、可再生能源并網配套等領域的需求有望迎來快速增長,固態(tài)電池發(fā)展前景明朗。


資料來源:CNESA,華經產業(yè)研究院整理


資料來源:公開資料整理

       三、固態(tài)電池行業(yè)現狀

       1、產業(yè)鏈狀況

       固態(tài)電池產業(yè)鏈與液態(tài)鋰電池大致相似,兩者主要的區(qū)別在于中上游的負極材料和電解質不同,在正極方面幾乎一致,若完全發(fā)展至全固態(tài)電池,隔膜也完全被替換。下游應用領域主要為消費電子、新能源汽車、儲能等新興領域。

固態(tài)電池產業(yè)鏈圖譜


資料來源:公開資料整理

        2、成本架構

       固態(tài)電池整體成本主要由電池材料成本及電池生產成本構成,其中材料成本占據了大部分的份額。材料成本包括正極、負極材料、隔膜(如需)、電解質、集電器、殼體等組成,而生產成本則包括工廠設計/廠房、能源及人員/生產工序三大板塊。


資料來源:公開資料整理

       3、技術路線

       在19年發(fā)布的《新能源汽車產業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2035)征求意見稿》中提出了加強固態(tài)電池研發(fā)與產業(yè)化進程的目標。全固態(tài)鋰離子電池根據電解質材料可以分為三類:聚合物固態(tài)電池、硫化物固態(tài)電池、氧化物固態(tài)電池。聚合物固態(tài)電池安全性能好,硫化物固態(tài)電池易于加工,而氧化物固態(tài)電池導電率最高。目前,固態(tài)電池還存在部分技術瓶頸亟需突破,例如單位面積離子電導率較低、難以開發(fā)大容量動力電池或儲能電池等。


資料來源:公開資料整理

相關報告:華經產業(yè)研究院發(fā)布的《2021-2026年中國固態(tài)電池行業(yè)市場供需格局及投資規(guī)劃建議報告》

        四、企業(yè)布局

        各大車企和動力電池企業(yè)紛紛布局固態(tài)電池。各大車企也積極參與固態(tài)電池的研發(fā)布局中,努力爭取掌握在固態(tài)電池領域的主動權。蔚來于21年初發(fā)布了一塊單體能量密度達到360Wh/kg的150kWh的固態(tài)電池包,并定于2022年第四季度對外交付。豐田與松下合作成立合資公司共同研發(fā)生產固態(tài)電池,并計劃于2025年之后正式量產首款固態(tài)電池汽車。大眾與固態(tài)電池汽車Quantum Scape合作,預計于2025年銷售固態(tài)電池,F代也預計于2030年大規(guī)模生產固態(tài)電池汽車。


資料來源:公開資料整理

       五、固態(tài)電池前景分析

       1、預測規(guī)模

       目前,全球企業(yè)開始加大固態(tài)鋰電池方面的研究布局,加上各國政策的推動下,固態(tài)鋰電池產業(yè)化進程有望加快。預計2021-2025年全球固態(tài)電池出貨量將逐步出現并有所提升,隨著市場的逐步成熟和技術的穩(wěn)定,預計2025-2030年市場出貨量將以59.4%的年復合增長快速發(fā)展,到2030年出貨量將超過250GKh。


資料來源;公開資料整理

       2、發(fā)展趨勢

       綜合鋰電池技術的發(fā)展路徑、我國各類規(guī)劃、以及各企業(yè)固態(tài)電池布局來看,固態(tài)電池行業(yè)的發(fā)展將成為大勢所趨。未來,我國固態(tài)電池行業(yè)的相關技術將不斷進步,固態(tài)電池也將呈現更高的能量密度,更優(yōu)秀的安全性以及更低的成本,其實現規(guī);a和商業(yè)化發(fā)展的時日已并不遙遠。

(責任編輯:子蕊)
文章標簽: 固態(tài)電池 車企
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