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新能源汽車漸成趨勢 豐田、寶馬等車企積極布局固態電池市場

鉅大LARGE  |  點擊量:50次  |  2020年08月27日  

摘要
新能源汽車漸成趨勢,動力鋰電池的進展也吸引著越來越多的關注。

新能源汽車漸成趨勢,動力鋰電池的進展也吸引著越來越多的關注。日前,包括大眾、三星、寶馬、寧德時代(195.700,-1.07,-0.54%)在內的巨頭都在尋求固態電池領域的突破。


相較于傳統的鋰離子電池,固態電池能供應更好的續航能力和安全性,但目前而言,固態電池迫于技術和成本的雙重制約,距離產業化仍然要很長時間。


光大證券(24.850,-2.76,-10.00%)認為,固態電池有望成為下一代高性能鋰離子電池。目前我國大部分的汽車廠商和新能源廠商也在參與固態電池的研發。


固態電池的不同技術路徑


2019年十二月,工信部公布《新能源汽車產業發展規劃(2021-2035年)》(征求意見稿),在執行電池技術突破行動中,加快固態動力鋰電池技術研發及產業化被列為新能源汽車核心技術攻關工程。這意味著固態電池有望上升至國家戰略層面。


固態電池是以固體材料來代替現有鋰離子電池中使用的液體成分,固態電解質的厚度僅3~4微米,非常輕薄,不僅減小了體積,也降低了重量。


固態電池的技術發展采用逐步顛覆策略,液態電解質含量逐步下降,全固態電池是最終形態。依據電解質分類,鋰離子電池可分為液態、半固態、準固態和全固態四大類,其中半固態、準固態和全固態三種統稱為固態電池。


不過,固態電池的技術路線目前仍有很大分歧。


固體電解質可大致分為三類:無機電解質、固態聚合物電解質、復合電解質。目前業內比較看好的材料包括固態聚合物、硫化物、氧化物、薄膜等。


光大證券認為,聚合物固態電解質將率先實現應用,但存在高成本和低電導率兩個致命問題。


目前主流的聚合物固態電解質是聚環氧乙烷(PEO)電解質及其衍生材料。相比之下,氧化物固態電解質綜合性能好,進展最快。硫化物固態電解質電導率最高,研究難度最大,開發潛力最大,但如何保持高穩定性是一大難題。高能聚合物體系仍處于實驗室研究階段,LiPON薄膜型全固態電池已小批量生產,非薄膜型已嘗試打開消費電子市場。


近年來多家我國公司建立氧化物固態電池生產線。


蘇州清陶新能源在江蘇昆山建成投產的固態鋰離子電池生產線,單體能量密度達400Wh/kg以上,擬于2020年進入動力鋰電池應用領域。


輝能科技與南都電源(13.390,0.08,0.60%)(300068.SZ)合作建立的國內首條1GWh規模的固態電池生產線也將于2020年建成,公司今年四月剛完成D輪融資,用于加速固態電池商業化落地和廠建設,輝能在氧化物固態電池方面取得了一定的成果。


日韓和歐洲公司則投入了大量資金進行硫化物固態電解質的研究。


2020年日本豐田計劃推出搭載硫化物固態電池的新能源汽車,計劃于2022年實現量產。十幾年前豐田已開展固態電池研發工作,不僅獲得了固態電解質材料、固態電池的制造技術等方面的專利,還研發了一整套的正極材料和硫化物固態電解質材料回收的技術路線和回收工序。三星和寶馬也都在研發硫化物固態電池的技術。我國的寧德時代(300750.SZ)也在這一方向上發力。


全固態電池商業化還要5~10年


今年三月初,三星高等研究院(SAIT)與三星日本研究中心(SRJ)在《自然-能源》介紹了其在固態電池領域的最新進展,稱已經開發出一種高性能全固態電池。這種電池的循環壽命超過1000次,可以讓電動汽車在單次充電的情況下行駛800公里。


豐田也在聯手松下開發固態電池領域技術寶馬于2017年開始牽手SoildPower開發固態電池,福特和三星也于去年投資了SolidPower大眾也表示將在歐洲建廠生產固態電池,有望在2024~2025年間實現量產。


另一家瞄準動力鋰電池市場的是戴森。戴森創始人詹姆斯middot戴森表示,向其他車企出售固態電池是一個進入汽車行業的選項。


光大證券稱,固態電池領域已經進入軍備競賽階段,各公司期望搶占先機以贏得市場份額。固態電池領域市場參與者眾多,車企、電池公司、投資機構、科研機構等在資本、技術、人才三方面進行博弈。隨著越來越多的公司加入,固態電池產業化進程不斷加速,按照目前的發展情況,2021~2025年固態電池將實現初步應用。


不過全固態電池的商業化還要很長時間。去年底,寧德時代一位電池開發負責人曾表示,全固態電池實現商品化要到2030年以后。


光大證券研報顯示,固態電池的工藝路線尚不成熟,降本仍需過程,全面產業化預計要5~10年。例如三星的固態電池雖然能夠達到長續航,但生產環境要求苛刻,銀碳層大規模生產所需的貴金屬納米銀成本較高,短時間產業化并不現實。


國內固態電池產業化進程正在不斷加速。


國軒高科(26.730,0.60,2.30%)(002074.SZ)2019年推出了半固態電池的試生產線贛鋒鋰業(60.550,1.21,2.04%)(002460.SZ)年產億瓦時級第一代固態鋰離子電池研發中試生產線已建成試產,不久將正式投產比亞迪(81.590,-3.46,-4.07%)(002594.SZ)也曾表示正在積極推進固態電池項目商用寧德時代的全固態電池還在開發中,預計2030年后實現商品化。


此外,天齊鋰業(28.700,1.03,3.72%)(002466.SZ)2018年開始布局固態電池,其參股公司美國SolidEnergy重要開發和生產具有超高能量密度、超薄鋰金屬電池,開發電解液和負極材料。中天科技(12.020,0.19,1.61%)(600522.SH)2018年宣布與中科院等機構進行固態電池技術合作,目前尚處于實驗試制階段。鵬輝能源(17.720,-0.13,-0.73%)(300438.SZ)固態電池處于研發階段,計劃在未來2~3年內推出固態電池產品。


近兩年內固態電池生產線迎來一輪不小的投產潮,清陶、衛藍新能源、輝能科技等公司將建固態電池生產線,雖然目前各公司均未公布固態電池成本,但此前已有預測,固態電池成本將遠高于鋰離子電池,未來固態電池若想實現產業化,降本則成必然。


光大證券認為,固態電池的生產可組合傳統鋰離子電池產業鏈。與傳統鋰離子電池相比,固態電池電芯制備不存在革命性創新,只是電極和電解質制造環境要求更高,要在惰性氣體保護下或在干燥間內進行,這與制造超級電容器、鋰離子電容器等空氣敏感儲能器件的生產環境相似。


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