蓄能提升50% 中外重金布局固態電池
日期：2024-11-25 07:22:09 作者：宏力精密鋼管 閱讀數：534電池技術的發展重新定義了能源，從智能手機到電動汽車，電池技術已無處不在。
蓄能提升50% 中外重金布局固態電池
日前，在斯德哥爾摩大學舉行的一場面對1000位公眾的公開講座上，因發明鋰離子電池而分享2019年諾貝爾化學獎的日本科學家吉野彰(Arika Yoshino)表示：“鋰離子電池在創新中將扮演非常重要的角色，并引領可持續社會的發展?！?/p>
但電池技術還有進步的空間，吉野彰認為，固態電池的前景就非常廣闊。
相比傳統鋰離子電池，固態電池的能量密度和安全性更高。機構預計，固態電池將在十年后量產。中外企業爭相持重金進入，國內的個別企業早已搶先布局，部分企業已具備小批量生產能力。
鋰離子電池的兩大難題
上世紀80年代初，當吉野彰還在實驗室里開發新型電池技術的時候，他根本沒有想到鋰電池將會成為未來電池技術的中心。“那個時候，我想它們可能只能用在8毫米的攝像機里面?！奔罢眯ΨQ，“今天人們幾乎已經離不開它們，從智能手機到所有的電子產品，包括電動牙刷和電動小摩托?！?/p>
從早期的鉛酸電池，到豐田等日企主打的鎳氫電池，再到2008年特斯拉roaster使用的鋰離子電池。傳統液態鋰離子電池已引領動力電池市場十年，但安全問題引發關注。
2016年，三星召回了250萬部Galaxy Note 7智能手機，原因就是鋰離子電池起火。隨著鋰電池的普及，鋰電池的安全性也越來越受到關注。
國際第三方檢測、檢驗和認證機構德國萊茵TUV集團相關負責人向第一財經記者表示：“鋰離子電池生產與應用行業安全問題日益嚴峻?！痹趪鴥?，萊茵TUV集團已經與寧德時代(300750.SZ)簽署全球框架合作協議，雙方將圍繞電池、儲能系統、生產設備及生產過程展開全方位合作。
在安全性之外，鋰離子電池最大的問題是蓄能。即便是今天最先進的鋰離子電池，也只能存儲石油或者航空煤油能量的很小一部分，這也打壓了諸如電動飛機這類更大計劃的雄心。
但電池蓄能的提升有助于通過可再生能源的利用應對氣候變化問題。航空碳排放每年都要達到5億噸的量，電池技術的提升將使得新能源變革成為可能。
在2019年的巴黎航展上，以色列航空領域的初創公司Eviation就展示了一架使用清潔能源作為動力的全電動商用飛機的原型機，未來希望能夠替代30%的300英里以下的短途飛行。而如果電池的能量密度能夠得到進一步的提升，那么未來高速公路上的大型貨車也將能使用電動動力來替代燃油。
固態電池儲能提升50%
吉野彰承認，電池技術還有待進步，但好在已經找到了一些“很有意思的方法”。吉野彰對第一財經記者表示：“我認為固態電池代表了未來的一個方向，固態電池在基礎研發方面已經取得了重大的突破性進展，而對于大規模量產的研發技術也正在進步。”
固態電池是采用固態電解質的鋰離子電池，由于固態電解質取代了傳統鋰離子電池中可能燃爆的有機電解液，解決了高能量密度和高安全性能兩大難題。在相同能量下用固態電解質取代電解液的電池，具有更高的能量密度，同時擁有更大的功率和更長的使用時間，是下一代鋰電池發展的大趨勢。
“固態電池能夠比鋰離子電池存儲能力提升50%?！惫虘B電池生產商Solid Power首席執行官、美國科羅拉多大學教授Douglas Campbel表示，“由于鋰離子電池有液體，因此有安全隱患，固態電池更加穩定?！?/p>
但固態電池也存在挑戰。比如Solid Power正在開發的電池對鋰的金屬形態有很高的要求，但這種金屬是非常難以處理的。另一個問題是金屬鋰還不能被大規模地工業化提煉，因此很難得到足夠多的工業用鋰。
與吉野彰分享諾貝爾獎的英國科學家威廷漢表示，固態電池可能會率先在智能手機等小型電子產品中應用?！耙驗樵诖笠幠Ｏ到y中應用仍然存在很大的問題?！蓖h稱。
盡管看好固態電池的發展前景，但吉野彰認為，如果單從價格方面考量，固態電池要與鋰離子電池競爭，恐怕還得等上10年。
據了解，半固態與全固態電池的綜合成本是現有鋰電池的兩到三倍，中金公司預計，至2025年，國內有望實現部分關鍵材料的突破與配套，批量化的成本降低。
能源研究機構Wood Mackenzi分析師Rory McCarthy也表示，固態電池以及其他新的電池技術都面臨的一大挑戰是與鋰離子工廠的競爭，由于鋰離子工廠正在全球擴張，因此生產成本將快速下降。而建立一座工廠的時間周期基本要4~5年才能全面投產，資產回報要等上10年左右。
“未來10年，鋰離子電池仍將主導電池行業。”吉野彰對第一財經記者表示。
普及還要等上十年
固態電池作為業界公認的下一代鋰電技術，或許將在十年后真正普及。
恒大研究院預計，固態電池技術真正成熟可能需要等到2025年前后，真正具備量產能力可能需要等到2030年前后。研究機構預計，到2030年，全球固態電池需求有望接近500GWh。
當前，全球多家巨無霸車企對于固態電池都在投入重金競相研發。日韓以大公司主導技術研發相對領先，歐美以初創公司為主積極布局。
據Yole統計，2018年全球布局固態電池的大公司占比約50%。其中以豐田、寶馬、大眾、現代等車企為主，包括三星SDI、LG化學、優美科等傳統鋰電池及材料廠商。歐美國家主要科研機構，如麻省理工學院、科羅拉多大學等科研機構先后衍生出SolidEnergy System、Solid Power等初創企業，并獲得車企等融資。
國內方面則以產業鏈公司與科研機構為主導，臺灣輝能、衛藍新能源、清陶能源等部分企業具備小批量生產能力。臺灣輝能、24M率先步入商業化，清陶能源已建成0.1GWh固態鋰電池產線，衛藍新能源和中科院物理所合作并擁有固態鋰電池試制線。
贛鋒鋰業(002460.SZ)于2017年和中科院寧波材料所合作設立固體電解質材料工程中心，2018年啟動2億瓦時固態鋰電池中試生產線建設項目。國軒高科(002074.SZ)研發的半固體電池現已處于實驗室向中試轉換階段。寧德時代則推進聚合物和硫化物基固態電池方向的研發工作。
此外，上汽集團(600104.SH)、天齊鋰業(002466.SZ)、萬向等已參投固態電池企業。