1733
在政策、技術(shù)和需求的多重驅(qū)動(dòng)下，今年固態(tài)電池市場(chǎng)的熱度和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程進(jìn)一步提升。
硫化物固態(tài)電解質(zhì)迎來(lái)產(chǎn)業(yè)化拐點(diǎn)、疊加以eVTOL為代表的細(xì)分領(lǐng)域爆發(fā)差異化應(yīng)用需求，固態(tài)電池整體加速?gòu)难邪l(fā)邁向產(chǎn)業(yè)成果轉(zhuǎn)化，工程化驗(yàn)證又推動(dòng)了創(chuàng)新工藝、設(shè)備的研發(fā)與落地。
與此同時(shí)，車企、電池企業(yè)、材料企業(yè)、固態(tài)電池初創(chuàng)公司，多方勢(shì)力各自活躍又不斷深化合作，市場(chǎng)關(guān)注焦點(diǎn)也從全固態(tài)“何時(shí)量產(chǎn)”向“誰(shuí)先量產(chǎn)”轉(zhuǎn)變。
在此背景下，11月20-22日，2024高工鋰電年會(huì)暨金球獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)典禮將在深圳前海華僑城JW萬(wàn)豪酒店重磅啟幕。本屆年會(huì)主題為“重整邊界 重構(gòu)價(jià)值 重塑生態(tài)”。
屆時(shí)，多家固態(tài)電池領(lǐng)域企業(yè)領(lǐng)袖將在高工鋰電年會(huì)上發(fā)表主題演講。截至目前，已經(jīng)有超20家固態(tài)領(lǐng)域企業(yè)領(lǐng)袖演講及出席。
其中，中國(guó)工程院院士陳立泉，欣旺達(dá)動(dòng)力、衛(wèi)藍(lán)新能源、利元亨、清研納科、屹鋰科技、中科深藍(lán)匯澤、中科固能、嘉拓智能、華彩科技、精誠(chéng)時(shí)代、麻省固能、先導(dǎo)集團(tuán)、藍(lán)廷新能源、博路威、力神電池、超威集團(tuán)等電池、材料、設(shè)備企業(yè)的領(lǐng)袖高層將做主題演講或圓桌對(duì)話，更多固態(tài)企業(yè)正在邀請(qǐng)確認(rèn)中。
從固態(tài)電解質(zhì)突破到關(guān)鍵材料體系搭建，從產(chǎn)品開(kāi)發(fā)到擇定細(xì)分應(yīng)用場(chǎng)景先行驗(yàn)證，固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的邏輯愈發(fā)清晰，競(jìng)爭(zhēng)格局日益豐富，以固態(tài)電池為中心的“卡位戰(zhàn)”已然開(kāi)啟。
1、差異化需求浮現(xiàn)，混合固液、全固態(tài)電池獲得新催化。
追尋市場(chǎng)目光來(lái)看，先前海內(nèi)外車企被認(rèn)為是固態(tài)電池?fù)屜炔季趾瓦M(jìn)度推動(dòng)的主要?jiǎng)萘Γ?strong>新能源汽車也由此被認(rèn)為是固態(tài)電池率先批量搭載的場(chǎng)景。
國(guó)內(nèi)混合固液電池已于今年實(shí)現(xiàn)裝車。2023年底，蔚來(lái)汽車聯(lián)合衛(wèi)藍(lán)新能源推出首款混合固液電池產(chǎn)品，電芯能量密度達(dá)360Wh/kg、以150kWh系統(tǒng)設(shè)計(jì)可支持1000km續(xù)航，成為了固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的首個(gè)標(biāo)桿案例。
今年以來(lái)，衛(wèi)藍(lán)新能源主導(dǎo)的混合固液電池開(kāi)始出貨，截至7月份的累計(jì)裝車量已突破2.6GWh。8月，SES AI的100Ah混合固液鋰金屬電芯通過(guò)GB 38031-2020《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求》安全測(cè)試，成為行業(yè)首個(gè)通過(guò)該標(biāo)準(zhǔn)的鋰金屬電芯，技術(shù)初創(chuàng)企業(yè)混合固液電池產(chǎn)品的上車進(jìn)程也不斷加快。
以上均意味著混合固液電池在技術(shù)、制造工藝、批量應(yīng)用上的成熟度不斷提升，市場(chǎng)認(rèn)可度隨之高漲。
由此出發(fā)，混合固液電池技術(shù)及產(chǎn)品開(kāi)始向商用車、儲(chǔ)能、無(wú)人機(jī)、eVTOL等細(xì)分場(chǎng)景滲透，追求通過(guò)對(duì)高安全、高充放倍率、高能量密度等差異化需求的滿足來(lái)提前搶占市場(chǎng)。
混合固液儲(chǔ)能示范項(xiàng)目頻出，鵬輝能源、南都電源等儲(chǔ)能企業(yè)入局固態(tài)，寧德時(shí)代凝聚態(tài)電池搭載4噸級(jí)電動(dòng)飛機(jī)成功試飛等，均是固態(tài)電池應(yīng)用場(chǎng)景不斷拓寬的證明。
2023年初，力神電池第二代混合固液電池產(chǎn)品就已規(guī)模化應(yīng)用于物流無(wú)人機(jī)，飛行續(xù)航300公里；第三代混合固液電池產(chǎn)品，同時(shí)面向純電動(dòng)長(zhǎng)續(xù)航乘用車、eVTOL等領(lǐng)域，采用軟包形態(tài)，能量密度高達(dá)402Wh/kg，循環(huán)壽命1000次，計(jì)劃2025年量產(chǎn)。
與此同時(shí)，消費(fèi)電子、輕型電動(dòng)車等電芯容量要求小、但性能要求高的領(lǐng)域，也正在推動(dòng)全固態(tài)電池加速量產(chǎn)。
10月，屹鋰科技宣布其位于江西于都的0.5GWh全固態(tài)消費(fèi)電池量產(chǎn)線正式投產(chǎn)，為產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了全固態(tài)電池開(kāi)啟量產(chǎn)新階段的積極信號(hào)。此前，公司成功研發(fā)并制備出2Ah及5Ah的全固態(tài)電池軟包電芯，能量密度達(dá)到410Wh/kg、充放電循環(huán)壽命達(dá)到2000次以上，計(jì)劃率先在消費(fèi)電子領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)商用。
2、賽道活躍，投擴(kuò)產(chǎn)并行，主流技術(shù)路線逐步清晰。
固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的加速，也可以從資金、企業(yè)的持續(xù)活躍中反映出來(lái)。
今年來(lái)，寧德時(shí)代、中創(chuàng)新航、國(guó)軒高科、億緯鋰能、欣旺達(dá)等電池企業(yè)，廣汽、上汽、長(zhǎng)安等車企紛紛公開(kāi)固態(tài)電池量產(chǎn)時(shí)間表。
其中電池企業(yè)的規(guī)劃趨于謹(jǐn)慎，認(rèn)為2027年會(huì)是全固態(tài)電池（大容量/車規(guī)級(jí)）小批量制備的節(jié)點(diǎn)。其中欣旺達(dá)計(jì)劃在2026年建設(shè)1GWh全固態(tài)產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)60Ah電芯的初步量產(chǎn)，并將成本控制在2元/Wh以下。
部分車企則更大膽地將全固態(tài)電池的裝車節(jié)點(diǎn)設(shè)定為2025、2026年。自研，或者與掌握研發(fā)經(jīng)驗(yàn)與核心技術(shù)的初創(chuàng)企業(yè)建立深度合作，是當(dāng)前車企推動(dòng)固態(tài)電池落地的兩種形式。市場(chǎng)也愈發(fā)好奇，全固態(tài)量產(chǎn)應(yīng)用的“圣杯”將由哪一股勢(shì)力最先捧得。
固態(tài)電池正是在市場(chǎng)喧囂與火熱競(jìng)爭(zhēng)中不斷推進(jìn)，一些共識(shí)已經(jīng)形成：
復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)（聚合物+無(wú)機(jī)物）成為混合固液的主流選擇，今年新投產(chǎn)的固態(tài)電池生產(chǎn)項(xiàng)目也集中于此。
硫化物開(kāi)始被頭部企業(yè)集中選擇，被認(rèn)為是最有潛力實(shí)現(xiàn)全固態(tài)的技術(shù)路線，多家企業(yè)正集中攻克20Ah級(jí)別硫化物全固態(tài)電池制備的難關(guān)。
與此同時(shí)，面向固態(tài)電池領(lǐng)域（包含電池、電解質(zhì)、硅基負(fù)極等）的投資還在不斷繼續(xù)，據(jù)統(tǒng)計(jì)2024年前三季度共發(fā)生19筆融資事件，已達(dá)到了2022、2023年的全年融資規(guī)模。
其中值得關(guān)注的是，如聚焦硫化物-聚合物全固態(tài)路線，產(chǎn)品歷經(jīng)四代迭代的中科深藍(lán)匯澤，新增來(lái)自中石化等的數(shù)億元融資；太藍(lán)新能源于8月獲得來(lái)自長(zhǎng)安汽車等的數(shù)億元B輪融資。
以上兩起融資事件，反映出傳統(tǒng)能源企業(yè)通過(guò)固態(tài)電池參與新能源轉(zhuǎn)型的決心，同時(shí)也為固態(tài)電池技術(shù)落地提供了更為扎實(shí)的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。
3、新老勢(shì)力匯合，固態(tài)電池核心材料體系率先迎來(lái)產(chǎn)業(yè)化拐點(diǎn)。
固態(tài)電池技術(shù)路線逐漸明確，背后是以固態(tài)電解質(zhì)為核心的材料體系在性能和工藝上的持續(xù)突破。在此過(guò)程中，傳統(tǒng)鋰電材料與“固態(tài)電池材料體系”的界限也逐漸模糊并走向融合。
固態(tài)電解質(zhì)曾被認(rèn)為是對(duì)鋰電四大主材中電解液、隔膜的替代。但實(shí)際上，是固態(tài)電解質(zhì)、固態(tài)電解質(zhì)層同時(shí)充當(dāng)了電解液與隔膜的功能；同時(shí)推動(dòng)電極/電解質(zhì)的界面修飾和改性研究，則是提供固態(tài)電池整體性能的關(guān)鍵。因此，固態(tài)電池產(chǎn)品的形態(tài)定義、制造工藝等，實(shí)際上迫切需要鋰電產(chǎn)業(yè)一直以來(lái)所積累的工程化經(jīng)驗(yàn)的支撐。
如在溶劑、鋰鹽中加入聚合物和引發(fā)劑等形成液態(tài)電解質(zhì)，再通過(guò)光、熱或電化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為固態(tài)電解質(zhì)，便是目前受到行業(yè)重視的原位固化工藝。
又如固態(tài)電解質(zhì)制備的主流工藝之一高溫固相合成，是一個(gè)對(duì)粉體進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)的過(guò)程，類似于正負(fù)極活性材料的制備；固態(tài)電解質(zhì)膜的制備，同樣有干、濕法工藝路線之分，對(duì)成膜厚薄、均勻度、孔徑大小、防止刺穿等關(guān)鍵性能上也有著與隔膜一樣的要求。
此外，固態(tài)電池若想突破400Wh/kg以上能量密度，需要依托富錳正極和鋰金屬負(fù)極，固態(tài)電池整體進(jìn)度的加快，也正在對(duì)正負(fù)極材料企業(yè)提出更為緊迫的要求。
因此，固態(tài)產(chǎn)業(yè)中可以看到越來(lái)越多來(lái)自天賜材料、星源材質(zhì)、恩捷股份等傳統(tǒng)電解液、隔膜企業(yè)，還有正負(fù)極企業(yè)的進(jìn)展與動(dòng)態(tài)。如宜賓鋰寶通過(guò)制造納米級(jí)的顆粒來(lái)增加固態(tài)電解質(zhì)與電極材料的接觸面積，從而提高電池的充放電速度和效率；通過(guò)復(fù)合材料技術(shù)，增強(qiáng)電解質(zhì)材料與正極材料結(jié)合等，
對(duì)于傳統(tǒng)鋰電材料企業(yè)來(lái)說(shuō)，進(jìn)入固態(tài)電池供應(yīng)鏈，甚至成為電解質(zhì)等關(guān)鍵材料供應(yīng)商，將推動(dòng)其在電芯BOM端價(jià)值量占比的大幅提升（較液態(tài)）。固態(tài)電池帶來(lái)的是重塑產(chǎn)業(yè)格局的機(jī)會(huì)。
固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的先決條件是固態(tài)電解質(zhì)及原材料的產(chǎn)業(yè)化，而不同技術(shù)路線并非相互取代的關(guān)系，而是長(zhǎng)期共存、互相配合。
今年，部分聚合物、氧化物固態(tài)電解質(zhì)以電解液、漿料、電解質(zhì)膜等形態(tài)進(jìn)入出貨階段。
如藍(lán)廷新能源依托隔膜研究和MOF材料優(yōu)勢(shì)，開(kāi)發(fā)出高性能（半）固態(tài)電池用固態(tài)電解質(zhì)、固態(tài)電解質(zhì)膜片、MOF涂覆隔膜、固態(tài)電解質(zhì)涂覆隔膜、粘結(jié)劑等產(chǎn)品，已密集向電池企業(yè)送樣復(fù)合膜，反饋對(duì)電池倍率、循環(huán)有明顯改善，預(yù)計(jì)年內(nèi)形成銷售訂單，率先在混合固液電池中批量應(yīng)用。
隨著性能上界面接觸、離子電導(dǎo)率的突破、制備上低溫、液相合成工藝的發(fā)展，硫化物固態(tài)電解質(zhì)產(chǎn)能也在中科固能、瑞固新材等企業(yè)的推動(dòng)下，進(jìn)入了開(kāi)工建設(shè)的實(shí)質(zhì)推進(jìn)階段。2025年將迎來(lái)多條百噸級(jí)硫化物產(chǎn)線的跑通，其安全、穩(wěn)定、規(guī)模制備的問(wèn)題有望在產(chǎn)線中得到解決。
同時(shí)，固態(tài)電池初創(chuàng)企業(yè)也不斷通過(guò)產(chǎn)業(yè)合作來(lái)豐滿羽翼。如以定位為硫化物固態(tài)電解質(zhì)供應(yīng)商的中科固能為例，其在今年已經(jīng)與高能數(shù)造、中車戚墅堰、琥崧集團(tuán)、寶晟能源、徐工創(chuàng)投、璞泰來(lái)等多家企業(yè)建立合作?？煽闯瞿呐聝H是固態(tài)電池核心材料的量產(chǎn)推進(jìn)，同樣需要產(chǎn)業(yè)鏈上下游的協(xié)同配合。
4、設(shè)備研發(fā)、出貨加速，固態(tài)產(chǎn)業(yè)生態(tài)逐漸成型。
無(wú)論混合固液還是全固態(tài)，想達(dá)到量產(chǎn)并降本兩大目的，都離不開(kāi)工藝與設(shè)備的研發(fā)創(chuàng)新。新型材料體系的制備工藝，對(duì)良率與效率都提出了更高的要求。
無(wú)論是出于更兼容硫化物電解質(zhì)的考慮，還是工藝簡(jiǎn)單、無(wú)溶劑污染、降低生產(chǎn)成本、提高能量密度等優(yōu)勢(shì)，干法工藝在固態(tài)電池中的應(yīng)用受到越來(lái)越多關(guān)注，但也對(duì)混合均勻度、纖維化、輥壓精度、壓實(shí)密度等都帶來(lái)更多挑戰(zhàn)。最終對(duì)于電解質(zhì)膜的制備來(lái)說(shuō)，需要的是在離子導(dǎo)電性、厚度和機(jī)械性能之間取得巨大平衡。
因此雖然固態(tài)電池工藝尚未定型，但工藝難題的攻克離不開(kāi)鋰電設(shè)備廠商基于過(guò)往制造經(jīng)驗(yàn)提出解決思路并進(jìn)行驗(yàn)證。
曼恩斯特全固態(tài)電池干法復(fù)合制膜一體機(jī)，具備多輥并排連軋、伺服輥縫控制、集成化設(shè)計(jì)三大特點(diǎn)。通過(guò)多輥并排連軋，可實(shí)現(xiàn)膜片的多級(jí)壓延成型，進(jìn)一步提高了膜片的密實(shí)度和均勻性。伺服輥縫控制技術(shù)，能夠精確調(diào)節(jié)壓輥輥縫間隙、壓力及溫度，從而確保膜片的制備過(guò)程更加穩(wěn)定可靠。設(shè)備集成了放卷、復(fù)合及收卷功能于一體，能夠集流體與膜片的高效復(fù)合。
清研納科干法電極成型覆合一體機(jī)，雙面同時(shí)覆合、10-20輥的多輥設(shè)計(jì)，疊加伺服液壓輥縫控制，可實(shí)時(shí)檢測(cè)輥縫與壓力，輥縫控制精度可達(dá)1μ，切邊寬度自動(dòng)對(duì)齊，糾偏閉環(huán)調(diào)節(jié)，雙軸自動(dòng)收放卷，輥壓寬度1000mm，產(chǎn)速度80m/min，厚度精度控制在±2μm。
華彩科技干法制備自支撐膜技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)小于2% PTFE含量的石墨負(fù)極，及NCM正極配方的纖維化，并顯著提升纖維化物料內(nèi)部活性物質(zhì)、SP及纖維拉絲包覆的均勻性；干法工藝極片張力可達(dá)0.5MPa以上，同時(shí)支持350mm幅寬的自支撐膜中試規(guī)模連續(xù)化生產(chǎn)。
嘉拓智能對(duì)輥/多輥干法電極輥壓設(shè)備，其膜寬＞1000mm，膜片張力≥4N，輥?zhàn)涌瑟?dú)立驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)速、壓力可獨(dú)立控制，并實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制輥縫、成膜厚度、壓實(shí)密度。
博路威BENDCON撓度分區(qū)可控輥技術(shù)，可智能調(diào)整各個(gè)分區(qū)壓力；進(jìn)料測(cè)厚、出料測(cè)厚系統(tǒng)聯(lián)控，和目標(biāo)厚度一起分析，參與輥壓系統(tǒng)智能計(jì)算，實(shí)現(xiàn)厚度智能閉環(huán)控制。能滿足高均勻性極片輥壓、寬幅電池極片輥壓的要求。
不過(guò)，出于設(shè)備投入成本、技術(shù)成熟度等考慮，濕法涂布工藝也依舊存在于固態(tài)電解質(zhì)層的制備中。精誠(chéng)時(shí)代自主研制2.5D多層共擠、涂布解析系統(tǒng)，能夠精確模擬涂布過(guò)程中的流體動(dòng)態(tài)，以合理優(yōu)化的模頭設(shè)計(jì)，確保涂布的精度和一致性，有望推動(dòng)固態(tài)電解質(zhì)膜的批量生產(chǎn)。
為提高涂布質(zhì)量，方恩電子推出固態(tài)電池極片保護(hù)膠帶，剝離力＜5g/25mm，可有效防止極片出現(xiàn)打皺現(xiàn)象；總厚度不超過(guò)30μm，黏貼后不影響輥壓工藝，同時(shí)在輥壓時(shí)也能夠給予極片一定強(qiáng)度，降低了極片破損的可能性。
另有行業(yè)人士指出，固態(tài)電池工程化驗(yàn)證難度大，引入整線解決方案，能夠更好地把控生產(chǎn)條件的一致性，有利于新工藝的高效驗(yàn)證。
先導(dǎo)智能全固態(tài)整線解決方案，在電芯結(jié)構(gòu)緩沖件成形、無(wú)隔膜疊片、連續(xù)致密化、高壓化成分容等關(guān)鍵技術(shù)上具備優(yōu)勢(shì)，疊加采用干法電極與高度集成化設(shè)計(jì)，設(shè)備制成工序相對(duì)傳統(tǒng)工序大幅減少，最終能夠?qū)崿F(xiàn)人力需求降低20%、整體投入降低30%。
利元亨則于近期中標(biāo)國(guó)內(nèi)頭部企業(yè)的第一條硫化物固態(tài)電池整線項(xiàng)目，該項(xiàng)目覆蓋了固態(tài)電池生產(chǎn)的前段、中段和后段設(shè)備。
聲明：本文章屬高工鋰電原創(chuàng)（微信號(hào)：weixin-gg-lb），轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。商業(yè)轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系（微信號(hào)：zhaochong1213）獲得授權(quán)。
