2024年新年伊始，全球固態(tài)電池的商業(yè)化進(jìn)展又接連傳出重磅消息。

　　近日美國(guó)紐約證券交易所上市、全美固態(tài)電池“三駕馬車之一”的 量子景觀(QuantumScape)公司表示，其固態(tài)電池通過(guò)了德國(guó)大眾公司的50萬(wàn)公里耐久性測(cè)試。

　　而1月3日，大眾集團(tuán)的電池子公司 PowerCo也發(fā)布了對(duì)QuantumScape 這批24 層固態(tài)電池A樣品的耐久性測(cè)試的結(jié)果報(bào)告，確認(rèn)了QuantumScape的聲明。

　　PowerCo在報(bào)告中稱，公司在其位于德國(guó)薩爾茨吉特的實(shí)驗(yàn)室里，對(duì) QuantumScape 提供的固態(tài)電池進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)數(shù)月、1000多次充電循環(huán)測(cè)試，電池容量保持率高達(dá)95%以上。

　　與此同時(shí)，測(cè)試數(shù)據(jù)還顯示，配備 QuantumScape電池的電動(dòng)汽車，WLTP 續(xù)航里程為 500-600公里(311—373 英里)，在電池的全生命周期內(nèi)，可以行駛超過(guò)50萬(wàn)公里(約311,000 英里)，不會(huì)有任何續(xù)航能力衰退。

　　不僅如此，這批固態(tài)電池的性能也超過(guò)了目前的固態(tài)電池行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，據(jù)介紹，目前固態(tài)電池的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)是700次充電循環(huán)和20%的最大容量損失，而在快速充電能力、安全性和自放電方面，這批電池也達(dá)到或超過(guò)了相關(guān)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。

　　在PowerCo第三季度給大眾股東的信中，PowerCo首席執(zhí)行官弗蘭克·布洛姆 (Frank Blome)表示，“這些都是非常令人鼓舞、令人印象深刻的結(jié)果。這支持了固態(tài)電池的預(yù)期潛力。這一發(fā)展的最終結(jié)果可能是電池單體能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)壽命、可超快充電、并且?guī)缀醪粫?huì)老化。我們對(duì)固態(tài)電池深信不疑，并將繼續(xù)與我們的合作伙伴 QuantumScape全方位合作，以實(shí)現(xiàn)未來(lái)的量產(chǎn)。”

　　QuantumScape 創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官格迪普·辛格(Jagdeep Singh )則表示，“大眾汽車PowerCo公司的測(cè)試結(jié)果清楚表明，QuantumScape 的無(wú)負(fù)極固態(tài)鋰金屬電池具有卓越的性能。但將這項(xiàng)技術(shù)推向市場(chǎng)，我們還有很多工作要做。”

　　PowerCo還稱，其為大眾汽車集團(tuán)開(kāi)發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)電芯設(shè)計(jì)模式，已經(jīng)能夠容納 QuantumScape的固態(tài)電池技術(shù)。下一步將是完善和擴(kuò)大制造工藝的研發(fā)，兩家公司都希望擴(kuò)大固態(tài)電池的規(guī)?；a(chǎn)——這被許多人認(rèn)為是電動(dòng)汽車的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

　　QuantumScape 公司是一家美國(guó)的、以開(kāi)發(fā)全固態(tài)電池而著稱的公司。公司2020年在美國(guó)紐約證券交易所上市，市值一路瘋漲，達(dá)到了創(chuàng)紀(jì)錄的477億美元。QuantumScape 的投資者包括大眾汽車、上汽集團(tuán)，以及微軟創(chuàng)始人比爾蓋茨。其中大眾汽車從2012年起就已經(jīng)與 QuantumScape合作，2018年6月追加投資，取得了董事席位。

　　此次其固態(tài)電池通過(guò)大眾集團(tuán)方面耐久性測(cè)試的消息公布后第二日，QuantumScape股上漲 43%，收于 9.30 美元，創(chuàng)下 8 月以來(lái)的最高收盤(pán)價(jià)。盤(pán)中上漲約54%。該股在過(guò)去52周內(nèi)上漲了 72%，但較 2020 年 12 月創(chuàng)下的歷史高點(diǎn)下跌 93%。

　　除了QuantumScape，三駕馬車中的另外一家、獲得寶馬支持的美國(guó)固態(tài)電池公司Solid Power上周也宣布，將向?qū)汃R提供與其固態(tài)電池相關(guān)的一部分設(shè)計(jì)和制造工藝方面的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。這將使寶馬能夠在德國(guó)的工廠生產(chǎn)固態(tài)電池。

　　作為回報(bào)，寶馬將在2024年6月之前向Solid Power支付 2,000 萬(wàn)美元，但須滿足某些前提條件。但Solid Power 將保留與其電解質(zhì)材料相關(guān)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。該材料將在寶馬的電池生產(chǎn)線投產(chǎn)后供應(yīng)給寶馬。

　　日企開(kāi)發(fā)出圓柱形固態(tài)電池，用于新能源汽車之外領(lǐng)域

　　而在固態(tài)電池技術(shù)方面一直自以為豪的日本企業(yè)，近日也有重大消息。

　　1月6日，據(jù)《日經(jīng)中文網(wǎng)》報(bào)道，日本大型電池企業(yè)麥克賽爾(Maxell)開(kāi)發(fā)出了圓柱形全固態(tài)電池，其容量達(dá)到200毫安時(shí)，是傳統(tǒng)的陶瓷封裝型(方形)容量的25倍。新電池具有耐熱性強(qiáng)、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，而且抗沖擊性好，被認(rèn)為可以當(dāng)作主電源使用。

　　圖片來(lái)源：日經(jīng)中文網(wǎng)

　　從具體的型號(hào)來(lái)看，此次開(kāi)發(fā)的“PSB23280”型號(hào)產(chǎn)品，直徑約23毫米、高約27毫米，可根據(jù)企業(yè)客戶的要求調(diào)整尺寸及輸出功率。樣品最早于2024年1月出貨，以探索市場(chǎng)對(duì)于在惡劣環(huán)境下使用電池的需求大小。

　　在固態(tài)電解質(zhì)材料上，麥克賽爾采用了容易實(shí)現(xiàn)大容量化的“硫化物系”材料。

　　實(shí)際上，早在2019年，麥克賽爾就開(kāi)發(fā)出了硬幣形的全固態(tài)電池產(chǎn)品，2021年公司又開(kāi)發(fā)出了方形全固態(tài)電池產(chǎn)品。方形全固態(tài)電池已于2023年6月實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

　　對(duì)于全固態(tài)電池來(lái)說(shuō)，重要的是如何提高密封性。方形產(chǎn)品采用了陶瓷制成的容器，但電池體積難以大型化。因此，麥克賽爾推進(jìn)了圓柱形電池的研發(fā)。

　　除了擅長(zhǎng)的材料技術(shù)外，麥克賽爾還開(kāi)發(fā)出與傳統(tǒng)產(chǎn)品密封度相當(dāng)?shù)牟讳P鋼容器，還調(diào)整了電極結(jié)構(gòu)，以便實(shí)現(xiàn)高密度填充。通過(guò)在側(cè)面加入凹陷等創(chuàng)新，使圓柱形產(chǎn)品更能抵抗沖擊。

　　由于容量大幅增加，使得電池在新能源汽車之外發(fā)揮更多的用途，可作為主電源使用，也能適合周圍溫度較高或無(wú)法頻繁更換電池等惡劣環(huán)境。例如用于工廠設(shè)備、基礎(chǔ)設(shè)施及輪胎等狀態(tài)監(jiān)控傳感器的電源。

　　據(jù)介紹，麥克賽爾計(jì)劃在2030年度實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池整體300億日元的銷售額。2023年11月，麥克賽爾的全固態(tài)電池已被尼康的工業(yè)機(jī)械用傳感器采用等，訂單正在增加。

　　顛覆性技術(shù)能否讓鋰電行業(yè)重振龍威?

　　就在上周五A股收盤(pán)，煤炭企業(yè)代表中國(guó)神華市值超越動(dòng)力電池龍頭寧德時(shí)代。一時(shí)間，“新舊能源”之爭(zhēng)的唏噓感嘆在公共平臺(tái)上此起彼伏。

　　不容否認(rèn)，2023年，對(duì)鋰電新能源行業(yè)來(lái)說(shuō)是五味雜陳的一年。全行業(yè)從材料端到電池端產(chǎn)能過(guò)剩成為不爭(zhēng)的事實(shí)，行業(yè)景氣度指標(biāo)電池級(jí)碳酸鋰一年之內(nèi)從近60萬(wàn)元/噸跌至約9萬(wàn)元/噸，行業(yè)龍頭寧德時(shí)代一年之內(nèi)市值蒸發(fā)近6000億元幾乎落下神壇，展望未來(lái)，還有什么刺激性因素能夠讓萎靡的鋰電新能源身軀一震?

　　就在寧德時(shí)代市值被神華超越的當(dāng)天，真理研究創(chuàng)始人墨柯對(duì)媒體表示，鋰電行業(yè)當(dāng)下的困境主要是產(chǎn)能過(guò)剩。下一代技術(shù)會(huì)讓市場(chǎng)再次進(jìn)入發(fā)展的快車道。

　　而中科院院士歐陽(yáng)明高去年也在多個(gè)場(chǎng)合表示，顛覆性技術(shù)可能就是全固態(tài)電池。

　　1991年索尼集團(tuán)在世界上首次將鋰離子電池實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化。隨著“便攜式(portable)”一詞流行，鋰電池在手機(jī)等小型設(shè)備上得到普及，隨后擴(kuò)展到汽車領(lǐng)域，各類企業(yè)參與進(jìn)來(lái)，性能飛躍式提高。

　　在鋰離子電池中，鋰離子經(jīng)由液體電解質(zhì)從負(fù)極移動(dòng)到正極，由此產(chǎn)生電流。全固態(tài)電池原理與之相同。理論上，固態(tài)電池的能量密度是鐵鋰電池的2倍，且固態(tài)電池還擁有耐高溫、抗穿刺的超高安全性，以及寬溫域工作窗口等眾多優(yōu)點(diǎn)。

　　例如在安全性上，使用可燃性液體的鋰離子電池，一旦起火就會(huì)發(fā)生劇烈燃燒。全固態(tài)電池則使用不易燃燒的材料，提高了設(shè)計(jì)自由度，也使得小型化和輕量化成為可能。

　　然而，當(dāng)電解質(zhì)全部為固體時(shí)，離子就很難通過(guò)粒子與粒子之間的邊界部位，這是一個(gè)問(wèn)題。

　　不僅如此，全固態(tài)電池的普及，離不開(kāi)高性能、便宜、容易制造的固態(tài)電解質(zhì)材料。目前，以硫化物為代表的固態(tài)電解質(zhì)在提高性能和耐用性方面已經(jīng)有了一定改善，但仍在發(fā)展中。但當(dāng)下全固態(tài)電池的制造成本是鋰離子電池的4—25倍，不僅如此，由于無(wú)法使用現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備，尋找低成本的制造方法也很重要。

　　在中國(guó)國(guó)內(nèi)，寧德時(shí)代、中創(chuàng)新航、贛鋒鋰業(yè)、國(guó)軒高科、孚能科技等電池企業(yè)，廣汽埃安、長(zhǎng)安汽車等也都在固態(tài)電池領(lǐng)域有所布局。根據(jù)Wind數(shù)據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，從國(guó)內(nèi)各鋰電企業(yè)公布的規(guī)劃來(lái)看，全固態(tài)電池量產(chǎn)時(shí)間在2026年左右。

　　具體到各企業(yè)而言，寧德時(shí)代日前在互動(dòng)平臺(tái)表示，公司致力于解決固態(tài)電池的各種工程技術(shù)難題，并擁有大量技術(shù)儲(chǔ)備。當(dāng)前公司的凝聚態(tài)電池比固態(tài)電池可更快實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)高比能與高安全。

　　去年上海車展上，寧德時(shí)代發(fā)布了能量密度高達(dá)500 Wh/kg的凝聚態(tài)電池，并宣布車規(guī)級(jí)凝聚態(tài)電池將在年底實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，但目前公司并沒(méi)有相關(guān)量產(chǎn)信息公布。

　　廣汽埃安則在去年年末表示，將會(huì)在2026年實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池的量產(chǎn)裝車，首發(fā)高端品牌昊鉑。長(zhǎng)安汽車計(jì)劃2027年之前推動(dòng)重量能量密度達(dá)到350-500Wh/kg、體積能量密度750—1000Wh/L的全固態(tài)電池，并逐步量產(chǎn)應(yīng)用，2030年實(shí)現(xiàn)全面普及。

　　英國(guó)調(diào)查公司IDTechEx估算稱，到2033年全固態(tài)電池的全球市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到80億美元。

　　2024，鋰電行業(yè)仍然雪厚坡長(zhǎng)。“大家知道電池技術(shù)有一個(gè)創(chuàng)新的周期，這一代的鋰離子動(dòng)力電池從2000年開(kāi)始，我們關(guān)注最大的問(wèn)題是電池的動(dòng)力化，從手機(jī)電池變成動(dòng)力電池，這中間的核心問(wèn)題是安全耐用?，F(xiàn)在行業(yè)已經(jīng)非常龐大，行業(yè)內(nèi)卷產(chǎn)能過(guò)剩，我們認(rèn)為行業(yè)的新趨勢(shì)是數(shù)字化轉(zhuǎn)型，利用智能化來(lái)提質(zhì)增效。”在去年年末的上海國(guó)際動(dòng)力電池應(yīng)用峰會(huì)上，歐陽(yáng)明高如是坦言。

　　歐陽(yáng)明高進(jìn)一步補(bǔ)充，“同時(shí)下一代轉(zhuǎn)型可能是材料換代，我們預(yù)計(jì)2030年全固態(tài)電池會(huì)產(chǎn)業(yè)化，當(dāng)然全固態(tài)電池進(jìn)入之后也需要30年才可能替代現(xiàn)有的鋰離子電池。”

　　對(duì)于這樣一個(gè)被各方寄予厚望的技術(shù)，如何加快推進(jìn)?歐陽(yáng)明高也建議，“全固態(tài)電池受到國(guó)內(nèi)外極大的關(guān)注，但現(xiàn)在國(guó)內(nèi)的研發(fā)力量比較分散，大家各自做有重復(fù)，而且成本比較高，所以我們要協(xié)同。”

　　來(lái)源：澎湃新聞