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尚不具備產業化條件 固態電池產業化或還將延后

來源:中國汽車報網 時間:2020-03-04 23:36:37

日前,豐田公布了與松下成立電池合資企業的細節,固態電池正是這個合資公司的主要產品之一。事實上,固態電池近年來持續升溫,形成新一波投資熱潮。從技術和性能方面來看,其極有可能成為三元之后電動汽車的新選擇,但從目前進展來看,其產業化條件仍未成熟,尤其是在比亞迪借刀片電池提升能量密度、特斯拉在無鈷電池、超級電容上有所收獲之后,固態電池的產業化或許還將延后。

■掀起新一輪固態電池熱潮

事實上,豐田早在和松下成立合資公司之前,就已經在固態電池領域有所突破,只是產業化一直未能落地。而豐田也不是惟一一個推進固態電池的企業,幾乎全球所有大型車企、領先的電池生產商都在持續推進固態電池的研發和產業化探索。

三菱、寶馬、現代、奔馳等國際車企和松下、三星等領先的電池企業也都做過多輪固態電池研究,而且出現了不同形式的聯盟與合作,包括此次豐田與松下的合作。日本豐田、本田、日產、松下等23家車企、電池和材料企業組建的聯盟甚至提出,到2022年全面掌握全固態電池相關技術,到2030年前后將固態電池組每千瓦時的成本降至鋰電池的30%。

韓國三大電池企業LG化學、三星SDI和SKI也組成聯盟,共同開發包括固態電池在內的下一代電池核心技術。國內,輝能科技、江蘇衛藍、寧德年代、比亞迪、國軒高科、中航鋰電、江蘇清陶、力神、億緯鋰能等一眾電池企業也都在固態電池領域有布局。早在2018年,姑蘇清陶固態鋰電池生產線就在江蘇昆山建成投產,可日產1萬只固態電池,能量密度可達400Wh/kg以上,并宣稱在2020年進入動力電池領域;輝能科技則稱將建成產能達1.5G~2GWh的固態電池生產線。只是目前,固態電池還未在整車上裝車使用。

固態電池之所以獲得青睞,根本在于目前市場上的動力電池不能完全滿足電動汽車的需求,電動汽車對于動力電池的要求較高。尤其是去年以來,三元電池頻頻爆出起火事件,讓其安全隱憂備受關注。尋找新型動力電池,更好滿足車輛需求變得更為迫切。

■或是下一代動力電池主角

“事實上,對于固態電池沒有一個廠商是完全不關注的,對于下一代新技術方向,每個有實力的廠商都會關注、研究,以保持競爭力。”劉彥龍稱。真理研究首席研究員墨柯也表示,電池領域的技術進步非常快,有實力的廠商不會只專注于眼前,而是放眼未來,對下一代電池技術時刻保持高度關注,探索各種新技術不斷提升電池性能,而固態電池是目前各種探索中較成熟的一個分支。

引人關注的是,國內有些電池廠商提出半固態的概念,這種概念是國際其他電池廠商所沒有的。“半固態,顧名思義就是介于液態與固態之間。通常電池是固態的,但內部達到一定的溫度后又呈液態。”墨柯說,“這么多年,我們在電池領域一直處于跟隨狀態,半固態可以說一種創新探索,能否形成突破存在很大未知性,希望與風險同在。如果能形成突破將是一個偉大的創舉。”

與此同時,最近特斯拉的超級電容、無鈷電池也成為業內關注的焦點。在其規劃中,這種產品可實現更高的循環壽命,同時,無鈷電池的成本更低;比亞迪的刀片電池也帶來更高的能量密度。

“縱觀這幾年動力電池的發展,從磷酸鐵鋰、三元鋰電到現在熱炒的無鈷電池、低鈷電池,動力電池的技術進步相當快,這背后是一眾企業包括研發機構的不斷探索。”在中國化學與物理電池行業協會秘書長劉彥龍看來,隨著電動汽車對性能、成本等方面的要求不斷提升,尤其是當下的中國新能源汽車市場,對動力電池降低成本、提升性能的要求更為迫切,這也就倒逼電池領域必須加速進行技術迭代,不斷探索新技術,尋求各種可能性。目前,從各種研究成果看,固態電池因其在安全性能、能量密度、循環壽命、工作溫度范圍等方面表現出的優秀試驗性能,被認為是繼三元之后最有可能裝車應用的新技術產品。在動力電池領域,各種探索從未止步,面向下一代電池技術,固態電池或將是主角。

■尚不具備產業化條件

不過,盡管固態電池具有較好的試驗效果,但目前尚不具備大規模產業化的條件。“固態電池要想產業化還很難。”劉彥龍表示,試驗樣本的固態電池是做出來了,能正常充放電,但能否達到車規級應用還待驗證和研究。“動力電池跟一般消費類電池不同,對一致性、裝車后的循環壽命、安全性都有更高的要求,這是目前單體模型固態電池必須攻克的難題。只有這些問題解決了,才能談產業化。”劉彥龍說。

墨柯也強調,盡管很多廠商都對固態電池寄予很高的期待,包括豐田提出2022年進行商業化應用,但現在看,可能還要晚一些,或要等2025年才有可能實現。“從液態到固態,對電池結構和生產來說都是一個巨大變革,而這種革命對電池企業而言并不容易。”墨柯表示,以固態電池的生產為例,現在液態電池的生產是在級片之間注入電解液,而固態電池內部是固體,這就決定不可能用現有的生產工藝、設備生產固態電池,這對電池企業是一項很大的挑戰。“電池生產是一項非常專業的工藝,大部分具有一定實力的電池廠都有10年以上的歷史,他們在生產工藝、設備甚至生產經驗上經過多年的探索,才使得電池具有今天的水平,完全推翻重來,相當于革自己的命,這是一項非常不容易的事。”

更現實的考慮是,在當前電池產能不充裕的情況下,沒有一家企業會放棄目前成熟的工藝、業務和體系,去大刀闊斧地另起爐灶投資一個全新的領域。就像當年的柯達最早發明數碼技術,卻因為自身在膠片領域占有很大市場份額,具備成熟的產業鏈體系而未能及時轉型一樣。又如,比亞迪最新推出的刀片電池,只是改變了既有的電池結構,通過空間利用率的提升達到提升能量密度的目的,足以滿足當下其對動力電池能量密度提升的需求,有了刀片電池,比亞迪對下一代電池或者固態電池也就沒那么迫切了。在未從根本上改變生產工藝的前提下,實現效率的最大化才是企業生存之道。墨柯表示,在動力電池領域,這一轉型將是一個漫長的過程,尤其是車規級固態電池目前尚不具備產業化條件。(編輯:陳偉)

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