第11版:科技·装备

中国能源报 2024年09月09日 星期一

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固态电池商业化时间表逐渐明晰

■本报记者 李玲 《 中国能源报 》( 2024年09月09日   第 11 版)

  近年来,我国新能源汽车产业处于快速增长阶段,为动力电池产业带来前所未有的发展机遇。在近日举办的2024世界动力电池大会——“全球先进电池前瞻技术”专题会议上,多位与会专家指出,以全固态为代表的新一代固态电池产业技术已成为行业竞争的关键。当前,各大企业均在加速布局具备高安全、高导离子特征的固态电解质,全固态电池技术路线正处于从研发工程技术攻关到量产的关键阶段,技术创新与产业化进程不断加速,商业化时间表逐渐明晰。

  ■ 新一代动力电池的重要技术

  月狐数据《2024年二季度汽车产业发展报告》显示,今年上半年,全国新能源汽车保有量爆发式增长,以52.6%的高增速达到2472万辆。今年7月,国内新能源乘用车渗透率首次突破50%大关,达到51.1%。

  深圳市比亚迪锂电池有限公司CTO孙华军指出:“动力电池在未来几年的发展趋势主要有两方面,一是极致技术方面,即怎么在短期内把现有的应用技术做到极致;二是创新前瞻方面,用5—7年的时间,让新一代电池技术逐步实现产业化,引领全球能源行业新变革。”

  在与会人士看来,固态电池是新一代动力电池的重要技术,目前布局呈现全球化趋势。“国内电池企业、科研院所在固态电池方面的研究投入也非常大,目前整个行业在稳步推进产业化,处于从实验室到产业化的验证阶段。”孙华军表示。

  天原集团常务副总经理、宜宾锂宝董事长兼总经理王政强指出,发展固态电池主要是为了解决能量密度和安全这两个问题。“最主要的还是安全问题,把易燃的电解液换成稳定阻燃的固态电解质;另外,能量密度方面,以前我们可能认为安全性不高的材料,比如富锂锰基、金属锂这些材料,如果能够在固态电池里面安全地使用,就可以大大突破当前能量密度的限制,使电池的技术和产品实现革命性进步。”

  ■ 多重技术仍需突破

  据了解,根据固态电解质类型不同,当前固态电池技术大体可分为硫化物、氧化物、聚合物三种路线。

  “聚合物力学性能比较好,有韧性,在材料变形时依然能保持良好的接触,但离子电导率低。氧化物离子电导率居中,化学性能比较稳定,但机械性能较差,与固体接触不好。硫化物离子电导率比较高,但在空气中不稳定,所以生产、使用和存储环节的成本很高。”王政强表示,“还有一个改进的技术路线,是把这几种电解质进行复合,目前比较多的是用聚合物与氧化物或聚合物与硫化物进行复合,避免单一电解质的缺点。”

  在与会专家看来,固态电池仍有多重技术难题需要攻关。“目前,关键材料研发,满足车规级要求的大容量、大尺寸的全固态电池设计,包括工艺、装备的开发,以及怎么解决固固界面的问题,还有适用于全固态电池整包的电池系统的设计,这些都是需要研究的课题。从技术攻关的角度来说,至少还需要2年的时间。”广汽埃安新能源汽车股份有限公司电池研发部负责人李进表示。

  “材料、界面、电机等各方面挑战都很大。从整个产业链来看,在材料、设备工艺、电芯等方面期待更快实现突破,现在行业里还很难把整个体系打通。”长安汽车先进电池研究院副总经理杜长虹指出。

  ■ 2027年有望实现示范运营

  那么,固态电池商业化的时间节点在哪里?

  孙华军认为,全固态电池未来的发展将分两个阶段,2027年—2029年是示范阶段;在此基础上,2030年之后有望进入拓展期。

  北京卫蓝新能源科技股份有限公司董事长俞会根表示:“如果一开始就做全固态电池的大规模生产,难度很大,特别是在成本控制方面,如果在小型低空经济的动力电池上充分验证后再去做,把握会大得多。”

  “我们判断,在2027年—2030年期间,全固态电池可以实现小规模示范运营。如果解决了固态电池低压力运行的问题,固态电池有可能在3C、e—vtol产品上率先应用。可能到2030年—2035年,全固态电池在快充性能、循环寿命、成本等方面才可以具备和液态电池相当的竞争力,应用规模会逐渐扩大。”李进指出。

  四川新能源汽车创新中心固态电池与新材料中心主任朱高龙认为,到2027年,全固态电池有可能在局部地区实现小范围的产品化应用,但仍处于比较初级的阶段,因为整体电池规模较小,成本较高。