轻松实现1000公里长续航,固态电池进入量产倒计时

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近期,丰田汽车预测其全固态电池量产时间将推迟到2030年以后,这已经是第二次延长量产计划了。

早在2010年,丰田就宣布计划在2025年前实现固态电池小规模量产,在2030年前实现稳定量产。今年6月,丰田宣布已克服全固态电池的耐久性问题,等解决了成本问题后,就将全面投入量产并配备在纯电车型上,丰田这次更新固态电池具体量产时间为2027年~2028年。

作为全球汽车霸主,丰田对固态电池的研发投入启动很早。据公开资料显示,丰田在2008年就布局了固态电池,2012年其在世界范围首发硫化物固态电池,尽管如此,丰田对固态电池的量产时间却十分谨慎。

而部分第三方研究机构的结论则相对乐观,至少是半固态电池会提前大规模量产应用。

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根据EVTank早前的预测,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%。在该机构最新发布的《中国固态电池行业发展白皮书(2024年)》中,预计到2030年全球固态电池的出货量将达到614.1GWh,在整体锂电池中的渗透率预计在10%左右,其市场规模将超过2500亿元,主要为半固态电池。在白皮书中也表示,全固态电池目前仍然面临着尚未完全解决的离子电导率问题、固固界面问题和循环性能问题等,预计其产业化时间节点将在2030年左右。

据中国汽车动力电池产业创新联盟统计,截止2023年6月底,中国动力电池产能为1860GWh。尽管现有的这些液态电池(主要为锂电池)生产线并不能直接用于生产固态电池,但若在技术水平突破后,通过改造产线完全实现了固液共线。那也就意味着,到2030年至少有三分之一的电池产能有望被用于生产固态电池。

这对于现在的动力电池产业而言,是有着颠覆性改变的。

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无论是固态电池还是现在的液态电池,电池构造大同小异,都是由正极材料、负极材料、电解液、隔膜组成的,全固态电池就是把电解液换成固态电解质,半固态电池就是还保留少量的电解液。

与传统锂电池相比,固态电池的优势在于:

1、安全性高,因为固态电池电解质不易泄露或燃烧,且不会产生气体,不易产生爆炸或火灾;2、能量密度高,固态电池可以采用高电压和高比能量的电极材料,实现高能量密度的存储;3、稳定性高,固态电池的电解质不易受到环境影响,可以实现长期稳定的电化学性能。

在固态电池优势方面,现阶段的锂电池已经基本触碰到了天花板。

尽管国内已经有部分企业已经开始宣传其固态电池能够量产,但实际上,这些都是半固态电池。

在今年7月举行的2023年中国汽车论坛上,宁德时代首席科学家吴凯表示,全固态电池目前还有些行业核心问题亟待解决。“如果丰田说今天能量产全固态电池,我是持怀疑态度的,目前全行业谁都不具备量产全固态电池的能力。至于到2027年能否量产,作为技术人员,我也很难说得准确。”

宁德时代今年发布凝聚态电池之时,就一直强调产品的名字就叫“凝聚态电池”,但对比其他声称已经量产固态电池的企业,宁德时代的凝聚态电池也可以被称作固态电池。

鉴于固态电池的天然优势,谁能率先突破全固态电池的量产技术,谁就能在未来的电池市场竞争中占得先机,不过短期内固态电池似乎并没有大规模量产应用的可能性。即使突破了技术瓶颈,固态电池的成本也没有优势。

当时宁德时代宣布凝聚态电池将首先应用在航空领域,主要的原因可能也是成本。

据此前全球调查机构SNE research的计算,目前锂离子电池的电解液价格在全球的平均水平为9美元/kg,而全固态电池中最有前途的硫化物固体电解质的主要原料Li2S为1500—2000美元/kg,是锂离子电池电解液的200倍以上。

蔚来曾公开表示,一个半固态电池包的价格相当于一辆ET5。也就是说,其搭载的150度电池包的成本接近30万元,换算为度电成本是2元/Wh,是当下铁锂电芯价格的4-5倍、三元电芯价格的2倍。另有行业报告显示,国内部分厂商披露半固态电芯成本高达3元/Wh。

如今这样的成本应用在新能源汽车上,最终的售价很难被大多数消费者接受。

而半固态电池目前在业内几乎没有形成规模。2023年全年,国内固态、半固态电池的装车约为0.4GWh,主要由卫蓝新能源公司的产品实现,和液态锂离子电池相比规模太小。

在未来产业链完善且形成规模化后,材料成本才有望大幅降低。

若按照EVTank的预测,现在固态电池要通过7年左右时间,把成本做到和现有的锂电池一样。倘若真能实现,必将快速推进新能源汽车全面替代燃油车的进程,但从目前的行业现状看,还有一定难度。

不过国内部分车企对固态电池的量产应用持乐观态度,上汽集团国内首家宣布2025年量产固态电池,长安汽车宣布2025年量产固态电池,广汽埃安也宣布将于2026年实现搭载全固态电池的汽车全面量产。

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