固態(tài)電池:全固態(tài)在未來(lái),半固態(tài)是現(xiàn)在
從市場(chǎng)應(yīng)用的進(jìn)程看,固態(tài)電池將首先應(yīng)用于消費(fèi)電子等小容量市場(chǎng),后逐步向高端、中端電動(dòng)汽車滲透,最后廣泛應(yīng)用于低端電動(dòng)車及儲(chǔ)能市場(chǎng)。
據(jù)SNEresearch預(yù)測(cè),2022年全球固態(tài)電池市場(chǎng)規(guī)模約將達(dá)到約2750萬(wàn)美元,2030年將形成400億美元的市場(chǎng)規(guī)模,CAGR達(dá)180%。
目前全固態(tài)電池研究還處在發(fā)展階段,其基礎(chǔ)理論尚未完全成熟,因此還難以指導(dǎo)、支撐其規(guī)?;牧慨a(chǎn)。
一方面,全固態(tài)電池尚有技術(shù)難點(diǎn)有待突破,比如固態(tài)電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率遠(yuǎn)低于液態(tài)電解質(zhì),這使得電池內(nèi)阻明顯增大、電池循環(huán)性變差、倍率性能變差等。
另一方面,高昂的成本也是制約全固態(tài)電池商業(yè)化的因素,目前液態(tài)鋰電池的產(chǎn)業(yè)鏈非常成熟,可以用低廉的成本生產(chǎn)出性能較好的鋰電池,而全固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)鏈還不夠完善。
半固態(tài)路線對(duì)于現(xiàn)有液態(tài)鋰離子電池體系更迭較小,被視作全固態(tài)的過渡路線。
然而,從目前的情況與行業(yè)預(yù)測(cè)來(lái)看,兩年后實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池成本與鋰電池持平,基本不可能。
固態(tài)電池成本逐漸下降是趨勢(shì),但不會(huì)降價(jià)的速度這么快,2025年前后,固態(tài)電池可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)與裝車,只是可能只有50萬(wàn)元以上的高端車型才舍得用。
半固態(tài)電池材料、工藝流程、產(chǎn)線設(shè)備與現(xiàn)有體系通用程度高,技術(shù)迭代速度快。
據(jù)中科院物理所,2022年消費(fèi)電子級(jí)的半固態(tài)電池已成功應(yīng)用,動(dòng)力/儲(chǔ)能級(jí)半固態(tài)電池有望在2024年迎來(lái)應(yīng)用。
國(guó)內(nèi)外多家新能源車企宣布了半固態(tài)電池裝車規(guī)劃,2023有望成為[裝車元年]。
寶馬、奔馳、大眾和豐田等海外巨頭均計(jì)劃于2025年前后推出搭載固態(tài)電池的電動(dòng)汽車。
東風(fēng)、蔚來(lái)、賽力斯已宣布將于今年實(shí)現(xiàn)半固態(tài)電池裝車,長(zhǎng)安深藍(lán)、智己、埃安、高合等車企普遍規(guī)劃2025年前裝車半固態(tài)電池。
鈉離子電池:成本飄忽,商用和研發(fā)都在路上
目前的動(dòng)力電池領(lǐng)域,鋰電池依舊占據(jù)主流地位。
由于電池結(jié)構(gòu)和工作原理的相似性,鈉離子電池迅速成為的第二選擇;
并依托其資源和成本優(yōu)勢(shì)帶來(lái)額外競(jìng)爭(zhēng)力,傳統(tǒng)鋰電池企業(yè)接連押注鈉電領(lǐng)域。
近些年隨著鋰礦價(jià)格提升,鋰離子電池生產(chǎn)成本提高,越來(lái)越多的電池生產(chǎn)廠商把更多精力投入了鈉離子電池的研發(fā)。
鈉離子電池的研發(fā)在近些年取得較多技術(shù)突破,或和鋰離子電池優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),共同服務(wù)新能源汽車市場(chǎng)。
相比于緊缺的鋰礦資源,我國(guó)的鈉資源儲(chǔ)量占據(jù)全球儲(chǔ)量的22%,能在一定程度上緩解鋰資源的供需不平衡。
去年12月,中信建設(shè)的研報(bào)指出:鈉離子電池已迎來(lái)以性能較好、成本控制潛力較大為核心競(jìng)爭(zhēng)力的歷史機(jī)遇。
為了壓縮成本,將純電車的價(jià)格打下來(lái),車企們將目光放在了鈉離子電池上,將其看成鋰電池的平替。
然而進(jìn)入2023年后,在需求乏力、供給增加的雙重因素下,碳酸鋰價(jià)格斷崖式下跌,從56.8萬(wàn)噸的價(jià)格,一度跌至17.4萬(wàn)/噸。
這也讓以成本優(yōu)勢(shì)再度重回視野的鈉離子電池面臨尷尬境地。市場(chǎng)便普遍擔(dān)憂,隨著碳酸鋰價(jià)格回落,鈉電池還能否擔(dān)當(dāng)[鋰電池平替]。
鈉離子電池并非是要替代鋰電,更多是發(fā)揮一種補(bǔ)充作用,從一定程度上緩解對(duì)鋰電池的過度依賴,豐富電池應(yīng)用的多元場(chǎng)景,從而達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡的局面。
不過,鈉離子電池受限于電池能量密度低,循環(huán)次數(shù)少等短板,行業(yè)仍處于產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期階段,未實(shí)現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)。
據(jù)媒體報(bào)道,搭載寧德時(shí)代鈉電池的首款新車預(yù)計(jì)四季度上市,采用的是鈉電池與鋰電池混裝的方案;比亞迪的鈉電池也將在下半年量產(chǎn)上市,同樣也采用了混裝的方案。
此外,星恒電源、雅迪科技、傳藝科技、孚能科技、江鈴集團(tuán)等企業(yè)也紛紛宣布更清晰的鈉電池產(chǎn)業(yè)化時(shí)間表。
鋰電池:應(yīng)用最廣,短板顯現(xiàn),增長(zhǎng)放緩
鋰離子電池早已在手機(jī)、電腦以及新能源汽車領(lǐng)域呼風(fēng)喚雨,但鈉離子電池直到2015年才有了商業(yè)化的眉目。
鋰電池是目前應(yīng)用最為廣泛的電池技術(shù)之一,其優(yōu)點(diǎn)包括高能量密度、長(zhǎng)循環(huán)壽命和低自放電率等。
盡管全球鋰電池需求將持續(xù)穩(wěn)健增長(zhǎng),但隨著新能源車滲透率上升,2023-2025年增速或?qū)⒎啪彙?/span>
鋰電池的作為可燃物的特性,決定了其安全問題無(wú)法得到徹底解決,而在長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能要求下,這一問題將更加凸顯。
鋰離子電池作為長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的劣勢(shì)還包括擴(kuò)展成本高的問題。
此外,資源問題也成為鋰電池發(fā)展長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的制約之一。
國(guó)內(nèi)電池即將三分天下
2025年前后,國(guó)內(nèi)電池領(lǐng)域很可能形成鋰電池、鈉離子電池、固態(tài)電池三分天下的局面。
入門級(jí)車型出于成本考慮,可以選擇便宜實(shí)惠的鈉離子電池和磷酸鐵鋰電池,能密度低一些,勝在成本低,用于入門級(jí)電動(dòng)汽車代步較為合適。
中端車型則以磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池為主,確保能量密度的同時(shí),也要合理控制成本。
入門級(jí)豪車預(yù)計(jì)主要以三元鋰電池和半固態(tài)電池為主。
相較于固態(tài)電池,處于過渡階段的半固態(tài)電池能夠提供更高的能量密度,成本也低一些,比較適合20萬(wàn)元—50萬(wàn)元價(jià)位的產(chǎn)品。
50萬(wàn)元以上的車型,短時(shí)間大概率仍會(huì)以三元鋰電池為主,固態(tài)電池和半固態(tài)電池為輔。
結(jié)尾
未來(lái),隨著新能源汽車、智能家居等行業(yè)的快速發(fā)展,電池技術(shù)將會(huì)迎來(lái)更廣闊的發(fā)展空間。
在鋰電池、固態(tài)電池和鈉離子電池三個(gè)主要技術(shù)之間,鋰電池將會(huì)繼續(xù)保持市場(chǎng)主導(dǎo)地位,固態(tài)電池將會(huì)成為一種重要的新興技術(shù),而鈉離子電池則有望在多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
總之,電池技術(shù)的發(fā)展前景廣闊,未來(lái)格局值得期待。