随着电动车的渗透率越来越高,安全性变成一个核心要素。固态电池是解决安全性和提升能量密度的重要方向和技术,当前各国企业进入军备竞赛阶段,加注研发固态电池。
固态电池采用固态电解质替代液态电解质,可大幅提升锂电池能量密度、安全性,是现有电池体系长期潜在技术方向。
根据辉能,其固态电池仅需12分钟便可实现0-80%充电,续航里程超1000km,材料循环性能大幅优于液态电池,且成本仅为液态电池84%。
从应用领域来看,固态电池有望优先从高端应用市场开始商业化,并逐步向动力及消费电池领域扩展。基于固态电池优异性能,未来行业发展潜力巨大。
固态电池行业概览
依据电解质分类,锂电池可分为液态、半固态、准固态和全固态四大类,其中半固态、准固态和全固态三种统称为固态电池。
固态电池技术难度大,目前主流厂商以半固态、准固态形式介入固态电池领域,提升电池能量密度,同时对固态电池进行技术储备。
液态—半固态—准固态—全固态电池的发展路径
固态电池的技术发展采用逐步转化策略,液态电解质含量逐步下降,全固态电池是最终形态。
但是,当前固态电池都还在实验室到产业化的孵化阶段,或者是从中试到产业化的阶段,离大规模量产尚早。
一方面,全固态电池尚有技术难点有待突破,比如固态电解质的离子电导率远低于液态电解质,这使得电池内阻明显增大、电池循环性变差、倍率性能变差等。
另一方面,高昂的成本也是制约全固态电池商业化的因素,目前液态锂电池的产业链非常成熟,可以用低廉的成本生产出性能较好的锂电池,而全固态电池的产业链还不够完善。
半固态路线对于现有液态锂离子电池体系更迭较小,被视作全固态的过渡路线。
半固态路线仍然会使用隔膜与液态电解液,通过减少电池内部液态电解质的含量可在一定程度上提升电池比能量和安全性,其制备方法大部分沿用传统锂离子电池工艺与装备技术。
固态电池发展技术路线
固态电池技术核心环节
固态电池通常采用软包+叠片封装工艺,中后道工序变化大,不需注液化成。
作为过渡阶段的半固态电池供应链与现有供应链的重合度很高,推动新型添加剂、复合涂层隔膜、凝胶态电解质、高性能正负极等关键材料体系的创新。
隔膜通过复合固态电解质涂层增加了价值量,电解液添加剂对于原位固态化合成复合固态电解质,固态电解质成膜工艺成为关键。