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固态电池:不会自燃,寿命更长

2022-12-12 来源:飞鲸投研 浏览数:1

11月24日,蔚来汽车固态电池供应商卫蓝宣布,其于11月22日在湖州基地迎来第一颗固态动力电芯下线。固态电池这一概念,又重新回到投资者的视线中。

在这个得电池者得天下的电动化时代,固态电池一直以来都被包括宁德时代、LG、丰田以及大众等巨头视为续航焦虑的“解药”,被认为是下一代动力电池的技术革新。

一、固态电池有何魅力?

1、什么是固态电池?

我们先来看一个常见的解释,“在固态离子学中,固态电池是一种使用固体电极和固体电解液的电池。固态电池一般功率密度较低,能量密度较高。”也就是说,固态电池是将传统的新能源电池中的液态电解质替换为固态,借用固态电解质具有的密度以及结构,让更多的带电的离子聚集在一端,从而产生更大的电流,

也同时提升了电池容量。

我们可以想象一下,带电离子就像是一群搬货的工人,而液态电解质中,他们人又少,还得游泳搬货(电子)形成电流。而在固态电解质当中,搬货的工人变多了,而且现在还可以在陆地上跑了,自然电流就更稳定了。并且不再需要一个泳池,只需要更小的场地,就可以搬到所需要的货

2、固态电池的优点

固态电池使用固体电解质替代了传统锂离子电池的电解液及隔膜,相比传统锂离子电池在安全性、低温可靠性和能量密度三个方面都有较大提升。

(1)安全性方面:无机固体电解质降低电池漏液短路等安全风险。

(2)低温可靠性方面:固体电解质解决了电解液低温下粘度增大,离子传导速度慢的问题。

(3)能量密度方面:从电芯设计来看,固态电池由于没有液体电解质和隔膜的存在,可供储能空间更大。因此,能量密度显著高于传统锂电池。相比传统锂电池250Wh/kg的能量密度,固态电池能量密度目前已经接近400Wh/kg。在能量密度上具有天然优势。

3、市场规模

根据华经产业研究的数据,固态电池行业市场出货量2030年有望突破250GWh,并达到200亿元市场空间。

4、固态电解质的分类

目前比较成熟的固态电解质分为三类:聚合物固态电解质、氧化物固态电解质、硫化物固态电解质。

(1)聚合物固态电池目前已实现小规模量产,但其离子导电能力率低,有待向高能聚合物电解质方向发展。

(2)氧化物固态电池是目前综合性能较为优异的固态电池,其研发成本和难度较低,缺点为界面阻抗严重。

(3)硫化物固态电池电导率较高,延展性较好,但该电池对锂的稳定性较差,易氧化问题突出。

二、固态电池的相关标的

固态电池的技术路径是“液态→半固态/准固态→全固态”,总的来说是一个逐渐取缔液态电解液和隔膜的过程。其中,材料体系变化最明显的是电解液(液态电解液质量占比逐步降低直至全固态时不含液态电解液)和隔膜(全固态电池不需要隔膜)。

目前,布局固态电池的企业有三类:创业企业(海外Quantum Scape、Solid Power等,国内清陶、辉能等),电池企业(宁德时代、比亚迪、赣锋锂业、三星SDI等),车企(丰田等)

三、总结

目前,固态锂电池仍存在一些技术难点:一是电解质的批量、低成本、稳定合成的问题;二是固固界面内阻大的问题;三是设备、工艺尚未定型。

由于技术还不成熟,原材料成本较高以及目前流出的信息来看,用上固态电池的车型价格大概率不会太亲民,固态电池的全民化还需要走很长的路。对于固态电池的未来发展,大家是怎么看的呢?

 

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