近日，蜂巢能源全固態(tài)電池實驗室研發(fā)出國內(nèi)首批20Ah級硫系全固態(tài)原型電芯。該系列電芯能量密度達350-400Wh/kg，現(xiàn)已順利通過針刺、200°C熱箱等實驗，一旦量產(chǎn)應(yīng)用，電動車可實現(xiàn)續(xù)航里程1000公里以上。
據(jù)介紹，蜂巢能源全固態(tài)實驗室采用業(yè)內(nèi)被稱為“地獄開發(fā)難度”的硫化物技術(shù)路線，在硫化物電解質(zhì)及其薄膜制備技術(shù)、硫化物全固態(tài)電池制備能力等方面展開布局，目前已具備固態(tài)電解質(zhì)材料的公斤級自主合成、固態(tài)電解質(zhì)膜連續(xù)化制備、全固態(tài)軟包電芯組裝以及新設(shè)備開發(fā)等自主研發(fā)能力，獲得了經(jīng)驗積累的同時并針對性的展開專利布局，已申請109項專利，其中發(fā)明專利93項。
固態(tài)電池即采用固態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池，憑借安全、能量密度高、循環(huán)性能強等優(yōu)勢，固態(tài)電池被稱為未來鋰電池的發(fā)展方向。IDTechEx預(yù)計，到2030年，固態(tài)電池的市場規(guī)模預(yù)計超過60億美元。
按照電解質(zhì)的不同，固態(tài)電池分為聚合物、硫化物和氧化物三種技術(shù)路線，三種路線各有優(yōu)缺點：聚合物固態(tài)電池的聚合物雖然具有較好的高溫導(dǎo)電性能，但在常溫下電導(dǎo)率并不高；硫化物固態(tài)電池在三種電池中綜合性能最好，但硫化物電解質(zhì)極易與空氣中的水、氧氣等發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生有毒氣體，提高了制造難度；氧化物固態(tài)電池中的氧化物電解質(zhì)雖然穩(wěn)定性較差，但成本低廉。
此外，國內(nèi)外企業(yè)對于固態(tài)電池路線的選擇也不同：日韓企業(yè)多采用硫化物固態(tài)電解質(zhì)技術(shù)路線，中國企業(yè)以氧化物路線為主，歐美企業(yè)則在三種路線的選擇上更為均衡，如寶馬和福特投資的Solid Power主要研發(fā)基于硫化物的全固體電池，大眾投資的QuantumScape固態(tài)電池走的是氧化物路線。
看好固態(tài)電池的潛力，國內(nèi)外企業(yè)紛紛對其布局，其中，日韓企業(yè)更具優(yōu)勢。日經(jīng)新聞與專利調(diào)查公司Patent Result合作，調(diào)查了日美歐中等10個國家和地區(qū)以及世界知識產(chǎn)權(quán)組織(WIPO)等2個機構(gòu)提出申請的全固態(tài)電池相關(guān)專利數(shù)量，結(jié)果顯示，排名前5家企業(yè)中，4家是日本企業(yè)。
且在時間規(guī)劃上，國外企業(yè)的目標(biāo)更為明確：豐田計劃2025年前全固態(tài)電池將實現(xiàn)小規(guī)模量產(chǎn)，并首先搭載在混動車型上，2030年前全固態(tài)電池要實現(xiàn)持續(xù)的、穩(wěn)定量的生產(chǎn)；現(xiàn)代計劃在2025年試生產(chǎn)配備固態(tài)電池的電動車，在2030年左右實現(xiàn)全面批量生產(chǎn)；寶馬計劃2025年前推出搭載固態(tài)電池的原型車，在2030年前實現(xiàn)量產(chǎn)；LG新能源預(yù)計2026年實現(xiàn)全固態(tài)電池量產(chǎn)。
當(dāng)然，國內(nèi)企業(yè)也不甘落后，正在奮起直追：國軒高科研發(fā)的360Wh/kg三元半固態(tài)電池將在今年實現(xiàn)量產(chǎn)，同時，400Wh/kg的三元半固態(tài)電池目前在公司實驗室已有原型樣品；贛鋒鋰業(yè)在與投資者互動中表示，公司的第一代固態(tài)電池為半固態(tài)電池，預(yù)計規(guī)劃的2GWh第一代固態(tài)電池產(chǎn)能在今年逐步釋放；中創(chuàng)新航董事長劉靜瑜透露，公司一直在做固態(tài)電池的研發(fā)。首先是貧液化，然后是半固態(tài)，最后到固態(tài)。貧液化做到400Wh/kg，半固態(tài)做到450Wh/kg，準(zhǔn)固態(tài)做到500Wh/kg；7月6日，上汽集團與清陶(昆山)能源發(fā)展股份有限公司簽約，上汽清陶“固態(tài)電池聯(lián)合實驗室”揭牌成立。按照規(guī)劃，雙方合作研發(fā)的千公里以上長續(xù)航固態(tài)動力電池，將于明年率先在上汽自主品牌新款車型上實現(xiàn)落地應(yīng)用。
不過，業(yè)界普遍認(rèn)為，全固態(tài)電池需要5-10年才有望實現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)。在今年3月舉辦的中國電動汽車百人會論壇上，中國科學(xué)院院士歐陽明高表示，2025年是液態(tài)電池向固態(tài)電池過渡的關(guān)鍵期。
蜂巢能源的前身為長城汽車動力電池事業(yè)部，公司業(yè)務(wù)包括下一代電池材料、電芯、模組、PACK、BMS、儲能和太陽能技術(shù)的研發(fā)、制造及創(chuàng)新。中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，今年6月，蜂巢能源以0.57GWh的動力電池裝車量、2.11%的占比，排名當(dāng)月國內(nèi)企業(yè)第七。
近年來，蜂巢能源加大了在固態(tài)電池領(lǐng)域的研發(fā)力度：2021年4月，蜂巢能源無錫鋰電創(chuàng)新中心與中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所共建固態(tài)電池技術(shù)研究中心，致力于推動固態(tài)電池技術(shù)轉(zhuǎn)化落地。
4月26日世界知識產(chǎn)權(quán)日，蜂巢能源發(fā)文稱，其目前已申請專利總數(shù)達3800+，其中發(fā)明申請1200+，擁有有效專利2200+。在固態(tài)電池布局方面，蜂巢能源態(tài)電池和果凍電池全球?qū)＠暾埑^200項，固態(tài)電解質(zhì)不可燃、無腐蝕、不揮發(fā)、不漏液，全固態(tài)電池有望徹底解決電池安全問題，果凍電池“不起火，自愈合”，順利通過針刺實驗。
未來蜂巢能源將加大在全固態(tài)電池領(lǐng)域的研發(fā)工作，為量產(chǎn)打下堅實基礎(chǔ)。
(責(zé)任編輯：子蕊)
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