固態(tài)電池:全固態(tài)在未來,半固態(tài)是現(xiàn)在
從市場應(yīng)用的進程看,固態(tài)電池將首先應(yīng)用于消費電子等小容量市場,后逐步向高端、中端電動汽車滲透,最后廣泛應(yīng)用于低端電動車及儲能市場。
據(jù)SNEresearch預(yù)測,2022年全球固態(tài)電池市場規(guī)模約將達到約2750萬美元,2030年將形成400億美元的市場規(guī)模,CAGR達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、支撐其規(guī)?;牧慨a(chǎn)。
一方面,全固態(tài)電池尚有技術(shù)難點有待突破,比如固態(tài)電解質(zhì)的離子電導率遠低于液態(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)測來看,兩年后實現(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,但不會降價的速度這么快,2025年前后,固態(tài)電池可以實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)與裝車,只是可能只有50萬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年消費電子級的半固態(tài)電池已成功應(yīng)用,動力/儲能級半固態(tài)電池有望在2024年迎來應(yīng)用。
國內(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劃于2025年前后推出搭載固態(tài)電池的電動汽車。
東風、蔚來、賽力斯已宣布將于今年實現(xiàn)半固態(tài)電池裝車,長安深藍、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)勢帶來額外競爭力,傳統(tǒng)鋰電池企業(yè)接連押注鈉電領(lǐng)域。
近些年隨著鋰礦價格提升,鋰離子電池生產(chǎn)成本提高,越來越多的電池生產(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)勢互補,共同服務(wù)新能源汽車市場。
相比于緊缺的鋰礦資源,我國的鈉資源儲量占據(jù)全球儲量的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)的研報指出:鈉離子電池已迎來以性能較好、成本控制潛力較大為核心競爭力的歷史機遇。
為了壓縮成本,將純電車的價格打下來,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。
然而進入2023年后,在需求乏力、供給增加的雙重因素下,碳酸鋰價格斷崖式下跌,從56.8萬噸的價格,一度跌至17.4萬/噸。
這也讓以成本優(yōu)勢再度重回視野的鈉離子電池面臨尷尬境地。市場便普遍擔憂,隨著碳酸鋰價格回落,鈉電池還能否擔當[鋰電池平替]。
鈉離子電池并非是要替代鋰電,更多是發(fā)揮一種補充作用,從一定程度上緩解對鋰電池的過度依賴,豐富電池應(yīng)用的多元場景,從而達到動態(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,未實現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)。
據(jù)媒體報道,搭載寧德時代鈉電池的首款新車預(yù)計四季度上市,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、江鈴集團等企業(yè)也紛紛宣布更清晰的鈉電池產(chǎn)業(yè)化時間表。
鋰電池:應(yīng)用最廣,短板顯現(xiàn),增長放緩
鋰離子電池早已在手機、電腦以及新能源汽車領(lǐng)域呼風喚雨,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)點包括高能量密度、長循環(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,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法得到徹底解決,而在長時儲能要求下,這一問題將更加凸顯。
鋰離子電池作為長時儲能的劣勢還包括擴展成本高的問題。
此外,資源問題也成為鋰電池發(fā)展長時儲能的制約之一。
國內(nèi)電池即將三分天下
2025年前后,國內(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。
入門級車型出于成本考慮,可以選擇便宜實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,用于入門級電動汽車代步較為合適。
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,也要合理控制成本。
入門級豪車預(yù)計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20萬元—50萬元價位的產(chǎn)品。
50萬元以上的車型,短時間大概率仍會以三元鋰電池為主,固態(tài)電池和半固態(tài)電池為輔。
結(jié)尾
未來,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)將會迎來更廣闊的發(fā)展空間。
在鋰電池、固態(tài)電池和鈉離子電池三個主要技術(shù)之間,鋰電池將會繼續(xù)保持市場主導地位,固態(tài)電池將會成為一種重要的新興技術(shù),而鈉離子電池則有望在多個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
總之,電池技術(shù)的發(fā)展前景廣闊,未來格局值得期待。