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车用固态电池仍不具备产业化条件

北极星储能网  来源:中国汽车报  作者:王金玉  2020/3/4 9:17:57  我要投稿  

北极星储能网讯:日前,丰田公布了与松下成立电池合资企业的细节,固态电池正是这个合资公司的主要产品之一。事实上,固态电池近年来持续升温,形成新一波投资热潮。从技术和性能方面来看,其极有可能成为三元之后电动汽车的新选择,但从目前进展来看,其产业化条件仍未成熟,尤其是在比亚迪借刀片电池提升能量密度、特斯拉在无钴电池、超级电容上有所收获之后,固态电池的产业化或许还将延后。

■掀起新一轮固态电池热潮

事实上,丰田早在和松下成立合资公司之前,就已经在固态电池领域有所突破,只是产业化一直未能落地。而丰田也不是惟一一个推进固态电池的企业,几乎全球所有大型车企、领先的电池生产商都在持续推进固态电池的研发和产业化探索。

三菱、宝马、现代、奔驰等国际车企和松下、三星等领先的电池企业也都做过多轮固态电池研究,而且出现了不同形式的联盟与合作,包括此次丰田与松下的合作。日本丰田、本田、日产、松下等23家车企、电池和材料企业组建的联盟甚至提出,到2022年全面掌握全固态电池相关技术,到2030年前后将固态电池组每千瓦时的成本降至锂电池的30%。

韩国三大电池企业LG化学、三星SDI和SKI也组成联盟,共同开发包括固态电池在内的下一代电池核心技术。国内,辉能科技、江苏卫蓝、宁德年代、比亚迪、国轩高科、中航锂电、江苏清陶、力神、亿纬锂能等一众电池企业也都在固态电池领域有布局。早在2018年,姑苏清陶固态锂电池生产线就在江苏昆山建成投产,可日产1万只固态电池,能量密度可达400Wh/kg以上,并宣称在2020年进入动力电池领域;辉能科技则称将建成产能达1.5G~2GWh的固态电池生产线。只是目前,固态电池还未在整车上装车使用。

固态电池之所以获得青睐,根本在于目前市场上的动力电池不能完全满足电动汽车的需求,电动汽车对于动力电池的要求较高。尤其是去年以来,三元电池频频爆出起火事件,让其安全隐忧备受关注。寻找新型动力电池,更好满足车辆需求变得更为迫切。

■或是下一代动力电池主角

“事实上,对于固态电池没有一个厂商是完全不关注的,对于下一代新技术方向,每个有实力的厂商都会关注、研究,以保持竞争力。”刘彦龙称。真理研究首席研究员墨柯也表示,电池领域的技术进步非常快,有实力的厂商不会只专注于眼前,而是放眼未来,对下一代电池技术时刻保持高度关注,探索各种新技术不断提升电池性能,而固态电池是目前各种探索中较成熟的一个分支。

引人关注的是,国内有些电池厂商提出半固态的概念,这种概念是国际其他电池厂商所没有的。“半固态,顾名思义就是介于液态与固态之间。通常电池是固态的,但内部达到一定的温度后又呈液态。”墨柯说,“这么多年,我们在电池领域一直处于跟随状态,半固态可以说一种创新探索,能否形成突破存在很大未知性,希望与风险同在。如果能形成突破将是一个伟大的创举。”

与此同时,最近特斯拉的超级电容、无钴电池也成为业内关注的焦点。在其规划中,这种产品可实现更高的循环寿命,同时,无钴电池的成本更低;比亚迪的刀片电池也带来更高的能量密度。

“纵观这几年动力电池的发展,从磷酸铁锂、三元锂电到现在热炒的无钴电池、低钴电池,动力电池的技术进步相当快,这背后是一众企业包括研发机构的不断探索。”在中国化学与物理电池行业协会秘书长刘彦龙看来,随着电动汽车对性能、成本等方面的要求不断提升,尤其是当下的中国新能源汽车市场,对动力电池降低成本、提升性能的要求更为迫切,这也就倒逼电池领域必须加速进行技术迭代,不断探索新技术,寻求各种可能性。目前,从各种研究成果看,固态电池因其在安全性能、能量密度、循环寿命、工作温度范围等方面表现出的优秀试验性能,被认为是继三元之后最有可能装车应用的新技术产品。在动力电池领域,各种探索从未止步,面向下一代电池技术,固态电池或将是主角。

■尚不具备产业化条件

不过,尽管固态电池具有较好的试验效果,但目前尚不具备大规模产业化的条件。“固态电池要想产业化还很难。”刘彦龙表示,试验样本的固态电池是做出来了,能正常充放电,但能否达到车规级应用还待验证和研究。“动力电池跟一般消费类电池不同,对一致性、装车后的循环寿命、安全性都有更高的要求,这是目前单体模型固态电池必须攻克的难题。只有这些问题解决了,才能谈产业化。”刘彦龙说。

墨柯也强调,尽管很多厂商都对固态电池寄予很高的期待,包括丰田提出2022年进行商业化应用,但现在看,可能还要晚一些,或要等2025年才有可能实现。“从液态到固态,对电池结构和生产来说都是一个巨大变革,而这种革命对电池企业而言并不容易。”墨柯表示,以固态电池的生产为例,现在液态电池的生产是在级片之间注入电解液,而固态电池内部是固体,这就决定不可能用现有的生产工艺、设备生产固态电池,这对电池企业是一项很大的挑战。“电池生产是一项非常专业的工艺,大部分具有一定实力的电池厂都有10年以上的历史,他们在生产工艺、设备甚至生产经验上经过多年的探索,才使得电池具有今天的水平,完全推翻重来,相当于革自己的命,这是一项非常不容易的事。”

更现实的考虑是,在当前电池产能不充裕的情况下,没有一家企业会放弃目前成熟的工艺、业务和体系,去大刀阔斧地另起炉灶投资一个全新的领域。就像当年的柯达最早发明数码技术,却因为自身在胶片领域占有很大市场份额,具备成熟的产业链体系而未能及时转型一样。又如,比亚迪最新推出的刀片电池,只是改变了既有的电池结构,通过空间利用率的提升达到提升能量密度的目的,足以满足当下其对动力电池能量密度提升的需求,有了刀片电池,比亚迪对下一代电池或者固态电池也就没那么迫切了。在未从根本上改变生产工艺的前提下,实现效率的最大化才是企业生存之道。墨柯表示,在动力电池领域,这一转型将是一个漫长的过程,尤其是车规级固态电池目前尚不具备产业化条件。


原标题:车用固态电池仍不具备产业化条件

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