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固態電池蓄勢待發 多家企業提前布局

來源:中國證券報 2021-12-09 08:04中投網 A-A+

   近期,固態電池產業備受關注。寶馬、福特等多家頭部車企大力推進固態電池商業化進程,預計在2025年進入固態電池道路實測或量產應用階段。當升科技則與衛藍新能源加強在固態鋰電材料領域的戰略合作。機構指出,固態電池將成為引領新能源汽車發展的技術潮流。

  技術不斷升級

  12月7日,當升科技公告稱,公司與北京衛藍新能源科技有限公司(簡稱“衛藍新能源”)簽訂戰略合作協議,雙方同意加強在固態鋰電材料領域的戰略合作。衛藍新能源承諾,2022年-2025年期間向公司采購總量不低于2.5萬噸固態鋰電材料,并在高鎳多元材料、富鋰錳基、鈷酸鋰、磷酸錳鐵鋰等前沿技術領域加強合作交流。

  當升科技在公告中指出,隨著全球新能源汽車產業的快速發展,動力電池技術隨之不斷升級。除當前市場主流的三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池外,安全性更好、能量密度更高、使用壽命更長、體積更小的固態電池被視作下一代動力電池技術發展的主要方向。

  除了當升科技,多家鋰電產業鏈公司已布局固態電池產業。2016年,寧德時代宣布進軍硫化物固態電池產業,2021年1月19日公開了兩項固態電池專利。2017年,國軒高科著手研發固態電池及固態電解質,2019年公司推出半固態電池試生產線。2019年,贛鋒鋰業建成億瓦時級第一代固態鋰電池研發中試生產線。

  近年來,寶馬、福特、蔚來等車企均在加快布局固態電池業務,加速固態電池商業化應用落地。2020年,贛鋒鋰業與東風集團簽訂固態電池E70車型示范推廣協議。2019年,輝能科技與蔚來合作,為其定制生產“MAB”固態電池包。2021年9月,寶馬和福特兩家汽車巨頭宣布正在加速固態電池研發,并計劃從2022年開始搭載車輛,并著手實際工況測試。

  國金證券指出,蔚來等車企將在未來1-2年推出1000公里續航車型,有望加速半固態電池的應用進度,進一步促進動力電池由液態到半固態,再到全固態的路徑演進。固態電池有望享受超越常規液態電池的估值溢價。

  拓展產業空間

  固態電池被認為是替代液態電池的下一代技術,并成為動力電池的重要發展方向。

  信達期貨研報指出,固態電池擁有更為穩定的電解質機械和化學特性,靜態及循環壽命將得到極大提升;對溫度不敏感,能在-50℃-200℃溫度保持放電功率,可以較大程度緩解冬季電池容量衰減的問題;同時,能量密度得到極大提升,預計可以達到當前三元鋰電池的2-10倍。

  國信證券指出,軟包形態更契合固態電池的發展要求。無機固態電解質膜相柔韌性相對較差,固態電池預計大多采用疊片工藝,而非圓柱封裝路線。軟包一方面能量密度更高,另一方面具有較為豐富的膠狀物質封裝,更易于固態電池發展。

  國信證券預計,2025年全球軟包電池出貨量有望達到638GWh,全球鋁塑膜需求量有望達到6.9億平方米,對應市場規模約為118億元。

  豐田公司認為,在新一代電池中,固態電池最適合應用在電動車上。豐田和日本研究所正在加緊研發,制定固態電池的標準化生產流程。

  中金公司指出,固態電池可以實現鋰金屬負極應用,解決電導率低、界面阻抗高、循環性能差等技術難題。不過,高一致性產品量產并適配車的需求仍需較長時間。2030年前,固態電池僅可能應用于小部分高端電動汽車中,難以對現有液態鋰電池產業形成較大沖擊。

  提升安全性能

  安全性是固態電池的一大優勢。

  國金證券指出,固態電池有望解決電池安全問題。目前鋰離子電池所用電解質為有機電解液,因其熱分解度溫度低、易燃、有毒,且電化學窗口低,導致動力電池安全性能和能量密度的提升存在一定局限性。固態電池本質上是用穩定固態電解質代替易燃有機電解液,進而改善電池安全性能。

  盡管優勢顯著,但現階段固態電池發展仍有大量現實問題有待解決。信達期貨指出,當前的固態電池界面電阻較高,在空氣中的穩定性較差。就目前的技術而言,單位面積離子電導率較低,導致常溫下功率密度并不理想;同時,循環過程中的電極與電解質的物理接觸變差,面臨充放電循環中的電極膨脹問題,突破這些技術壁壘需要大量的資金投入。

  中國科學院院士歐陽明高認為,固態電池真正投入大規模商業應用大概在2025-2030年。當前鋰離子電池的比能量上限大約是每公斤300瓦時。2025年將出現與現有液態電解質鋰離子電池比能量大體相當的第一代全固態電池。2030年后,將出現第二代采用新型正負極材料的全固態電池,比能量會提升到每公斤500瓦時。

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