根据EVTank的预测,2025、2030年,全球新能源汽车的销量将达到2540万辆,5210万辆,2025、2030年新能源车单车带电量有望达到48、53KWh/辆,对应动力电池需求分别为1220、2768GWh,假设2023年全球固态电池渗透率为1%,根据EVTank的预测,至2030年全球固态电池渗透率有望达到10%,需求达到276.8GWh。2023-2030年,全球固态电池需求增长的CAGR为63.7%。

在新能源汽车销量逐年增长的同时,安全事故也在不断增加,其中,电池自燃占比事故原因的31%。主要是由于锂电池发生内外部短路后,短时间内释放出大量热量,导致热失控。采用有机电解液的传统锂电池,因过度充电、内部微短路等异常时电解液发热、分解、胀气 ,会产生严重安全隐患。相比较液态锂离子电池,固态电池不含有任何低闪点、易燃易爆的有机溶剂 ,可从根本上解决液态的安全隐患。 同时, 固态电解质的绝缘性可以较好的将电池 正极与负极阻隔 ,避免正负极产生短路 ,也充当了传统电池中隔膜的功能。

今天,科学指南针带大家认识国内外固态电池知名企业(注: 排名不分先后):

QuantumScape

QuantumScape成立于2010年,是美国一家汽车固态电池研发商,致力于电动汽车用固态锂金属电池的研究。公司总部位于加利福尼亚州圣何塞。

QuantumScape公司的固态电池要比现在的锂电池续航高出80%,15分钟即可充满80%,且能够提供约16万km的续航能力(可用循环状态)。同时,相较于锂电池还有着运动温度范围较大、循环800次依然能够保持80%以上的容量。

2020年12月,QuantumScape发布了固态电池展示会,发布了它的无阳极锂金属电池技术,充电时锂金属阳极出现,放电时锂金属阳极就没有了。因为它大大缩小了阳极,并且性能也飞跃提升,让锂金属阳极成为可能的正是其核心技术:固态陶瓷隔膜。

上海洗霸

上海洗霸科技股份有限公司成立于1994年7月,作为提供化学品技术整体解决方案的主板上市公司。公司以水处理业务为主营业务,2022年,公司成立先进材料事业部,基于复旦大学赵东元院士团队、中科院上海硅酸盐所张涛研究员团队的原创性科研成果,布局固态电池电解质材料(主要是石榴石型氧化物LLZTO路线)等业务积极开拓公司的第二增长曲线。

相关进展:公司固态电解质粉体(LLZTO)十吨级工业化标准产线,已于2023年1月15日一次性试产成功,现已进入产线工艺优化阶段。张涛团队在Angew.Chem发表的文章显示其固态电解质产品在实验室中具有稳定的离子电导率(10-4S/cm),较高的锂离子迁移系数(0.66),在固态电池中的初始效率达到95.6%,在25C下循环250次后容量保持率为99%。

金龙羽

金龙羽集团股份有限公司成立于1996年4月,主营业务为电线电缆的研发、生产、销售和服务。公司于2022年在重庆建立了固态电池研发中心,先后建成了固态电解质和电芯的中试产线。技术来源于重庆大学李新禄教授团队。

相关进展:目前,电芯中试生产线、扣式电池以及固化锂电池各一条小试线已基本完成设备安装,正在进行调试;固态电解质中试研发平台进入试生产阶段;硅碳负极材料小试研发平台进入样品研制阶段;前述中试、小试的原材料备料工作已经完成,形成固态电解质-正负极-固态电池完整布局。

瑞泰新材

江苏瑞泰新能源材料有限公司成立于2017年,主要从事锂离子电池电解液、各类添加剂、新型锂盐、硅烷偶联剂的生产和销售。公司具备原位固态化锂盐LiTFSI的规模量产能力。

公司2019年立项固态电解质钾盐产业化开发,开发的固态级LITFSI限定类杂质离子含量低,21年起进入固态电池客户供应链。此外公司全资子公司国泰华荣开发了固液混合电解质:针对聚合物电解质室温下存在离子电导率偏低、与正负 极界面接触较差,阻抗大的问题,将液态或凝胶态电解质加入聚合物骨架中,形成固液混合电解质,制备室温离子电导 率高的复合型固态电解质。

清陶能源

清陶(昆山)能源发展股份有限公司成立于2016年,是清华大学南策文院士团队领衔创办的高新技术企业,公司建有国内首条1GWh固态锂电池生产线。2018年公司第一代3C数码固态电池量产。

清陶能源已在2022年建设了10GWh固态电池产线。公司22年底产能1.7gwh,远期规划产能35gwh。自研自产固态电解质粉体材料,此外与利元享、当升科技、翔丰华达成战略合作,保障设备及正负极材料供给。卫蓝新能源

北京卫蓝新能源科技有限公司成立于2016年,是中科院物理所清洁能源实验室固态电池技术的唯一产业化平台。

公司电解质与天目先导、蓝固新能源、盟固利合作,正极与容百、当升签订战略合作协议,负极与天目先导、贝特瑞、天齐锂业合作,隔膜与恩捷股份签约,形成完善产业链布局。公司22年底产能2.2GWh,远期产能规划超50GWh。

卫蓝新能源具有代表性的两项核心技术为原位固态化及复合金属锂技术。原位固态化可兼容现有锂离子电池工艺,生产成本较低。复合金属锂负极可提高固态电池能量密度及循环稳定性,也是制备下一代400、500Wh/kg电池研发的关键技术。

赣锋锂业

江西赣锋锂业股份有限公司成立于2000年3月,赣锋锂业集团业务贯穿资源开采、提炼加工、 电池制造回收全产业链,产品被广泛应用于电动汽车、储能、3C产品、化学品及制药等领域。

赣锋锂业在2016年成立固态电池研发中心,在2017年与中科院宁波材料所许晓雄团队合作,共建固体电解质研究中心,并建设第一代固态电池中试线。公司主打半态电池,聚焦于氧化物厚膜路线(GARNET型、LISICON型)。

辉能科技

辉能科技股份有限公司成立于2006年,当前已与多家龙头车厂合作建设固态电池项目并计划在欧洲投资超80亿美元建设固态电池生产基地。工厂总产能将达到120GWh,预计在未来十年内全部建成。

辉能固态电池技术路线采用锂陶瓷(Lithium-Ceramic)固态电解质,同时也包括少于10%的液态电解质,电极方面,2020年以前辉能采用的是LCO(钴酸锂)+石墨负极的配方,从2020年开始调整为高镍三元正极+硅氧负极,预期到2025年能够达到接近900Wh/L的体积能量密度,同时能够保持良好的安全性。

产能方面,13年首条中试线开始运营,17年10月投产消费类产线(台湾G1,40mwh),23年初投产动力类产线(台湾G2,22年底0.5gwh,23年底3gwh),远期规划产能超120gwh。

宁德时代

宁德时代开发的是聚合物固态锂金属电池和硫化物固态电池。

宁德时代目前已经设计制造出了容量为325mAh的聚合物电芯,并表现出较好的高温循环性能:300周循环以上剩余82%。

比亚迪

比亚迪的技术采用聚合物固态电解质,这类电解质在室温下的电导率极低,对比容量的影响较大,通过添加全氟聚醚,可减弱阴离子与锂离子的作用,有效提高电导率。

作者 wolfchild

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