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全固态电池:备战2025,决战2030

编译者:发布时间:2023-11-27点击量:71 审核: 埃米空间 王倩 博士

作者|甄瑶

编辑|李国政‍‍

出品|帮宁工作室(gbngzs)

“我们的目标是,2026年实现全固态电池装车搭载。”

2023年11月17日,在第21届广州国际车展上,广汽集团总经理冯兴亚表示,广汽集团将固态电池、无钴电池、低钴电池、钠离子电池等列入关键技术攻关。

▲图片来源/广汽集团

当天,在车展相关发布会上,长安汽车和东风日产也分别发布搭载全固态电池计划。

“计划到2030年推出液态、半固态、固态等8款自研电芯,形成不低于150吉瓦时(GWh)的电池产能。”长安汽车总裁王俊表示,将不晚于2027年推动重量能量密度达到350-500Wh/kg、体积能量密度750-1000Wh/L,并逐步量产应用,2030年实现普及。

全固态电池也是东风日产发布会一大亮点。

“以Hyper之名,日产迎来全固态电池技术前瞻性突破,率先抢滩新能源汽车新核心领域。”东风汽车副总裁、东风日产总经理山口武表示,日产为全固态电池的量产化之路制定了明确的规划——2024年启动试点工厂,2028年之前量产上市。

作为新能源汽车的关键零部件之一,动力电池是兵家必争之地。而固态电池是下一代电池技术的方向之一,是汽车产业链争夺的高地。

各路巨头在争相入场。行业热议和消费者期盼已久的全固态电池,量产搭载终于有了明确的日程表——备战2025,决战2030。

▲图片来源/长安汽车

除上述车企外,已经发布搭载全固态电池计划的,还有丰田、宝马和大众等。

丰田计划在2025年左右,将全固态电池投入生产,2030年量产;宝马承诺在2025年前,推出搭载全固态电池的电动汽车原型,并在2030年前量产;大众表示,正在积极研发全固态电池技术,预计2025年开始使用;福特则预计,2026年推出搭载固态电池的车型……

 

表面上看,今年广州车展上,千余辆展车同台竞技,现场热闹非凡,观众沉浸在新车发布、电动化、智能化的狂欢。其背后,一场看不见的全固态电池竞赛已悄然打响。

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黎明前的黑夜

“动力电池上半场由锂电池主导,下半场固态电池将成主角。”多位业内人士研判。

在上半场竞争中,我国已成为全球动力电池产业领跑者,市场规模连续6年全球领先,建成全球产业链最全、规模最大的动力电池产业体系,先后有约5万家企业争先恐后投入到锂电池产业新浪潮中。

然而,随着新能源汽车迅猛发展,产业界愈发认识到传统液态锂电池的极限,比如能量密度上限低,无法根除消费者的里程焦虑;整体电池质量大;低温运行不畅、高温环境下又存在安全隐患等。

于是,全固态电池呼声日益强烈。

固态电池发展历程可以追溯到20世纪初。彼时,德国化学家瓦尔特·恩斯特·莫兹利提出了固态电解质电池的概念。直到2010年,丰田推出续航里程可超过1000km的全固态电池。

此后,许多企业和研究机构开始研发固态电池技术,试图用固态电池取代传统的液态锂电池。

全固态电池技术研发经历了漫长的岁月。近年来,随着技术不断进步和市场需求增长,越来越多的车企开始关注并研发,包括丰田、日产、宝马、大众、广汽、上汽、长安等。

“电池技术的创新周期大约是30年。这代锂离子电池应用到动力方面,大约开始于2000年左右,预计2030年会有一次全方位革新。”

中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高在新能源科学与交通电动化国际论坛上表示,动力电池发展第一个十年主要解决的是安全问题,目前还在继续解决。

从2010年开始的第二个十年,动力电池产业规模逐步庞大,智能化手段推动动力电池全产业链技术革新。第三个十年应是新材料换代,以固态电解质研发为核心的全固态电池正在研发中,预计2030年成熟。

尽管全固态电池有种种优势,但产业化进展并不顺利。纵观全球,目前尚未看到量产固态电池搭载在汽车上。

即使是丰田也没有。早在2011年,丰田就宣布将在2015年至2020年期间推出固态电池,并且表达了固态电池将能完全解决新能源汽车的续航里程难题,同时推动新能源汽车普及速度的看法。然而,至今全固态电池仍未在商业上广泛应用。

▲图片来源/丰田

此中,有一些关键的技术挑战和难题需要克服。

其一,全固态电池虽然有诸多优点,如更高的能量密度、更快的充电速度和更高的安全性,但制造工艺和材料科学方面的挑战不容忽视。

全固态电池中的固体电解质需要能在高温下稳定工作,还要保证其安全性和稳定性。制造成本也需要得到有效的控制,以使其在市场上有竞争力。

其二,除了技术方面的挑战,市场的接受度和供应链的准备程度,也是影响固态电池广泛应用的重要因素。新能源汽车市场仍处于初级阶段,消费者对于新能源汽车的接受度还有待提高。

其三,整个供应链的准备程度,需要跟上新能源汽车市场的发展步伐,包括电池回收和再利用等问题。

许多行业人士认为,在2030年之前,全固态电池不太可能大规模生产。“未来10年,将是全固态电池研发的关键机遇期。”在中国工程院外籍院士孙学良看来,全固态电池规模化量产和应用,窗口期在2025年-2030年间。

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