①以新能源为主的可再生能源应用在全球范围内呈现出了强劲且持续的增长态势。 ②以数据中心为代表的新型工业和乘用车领域的电动化转型需求强劲,电能在能源消费中的占比持续提升。 ③发达国家和发展中国家对电力基础设施不同的强化、扩容、更新需求,使得行业整体进入了新的增长周期。
财联社1月5日讯(记者 李子健)近日,PowerCo 确认QuantumScape(下称“QS”)的固态电池通过了首次耐久性测试,其认为这是固态电池量产之路上的里程碑。而更受产业关注的或是,“无负极”概念是否将推翻原有材料构成。
长期以来,固态电池被称为是最具潜力的“下一代动力电池”,但技术路径未明确,量产迟迟未定。相较之下,半固态电池或因有装车的先行例子,而受各整车厂的“买单”,2024年全球固态电池(含半固态电池)需求量或超2Gwh。
固态电池突现无负极概念
大众集团电池子公司PowerCo披露,PowerCo通过亲手实验证实,QS的无负极(anodeless)固态电池样本,能够做到充放电1000次,且在测试完成时电池“几乎没有老化”,仍保持95%的容量(或者说放电能量保持率)。大众集团是QS的主要投资者之一。
图片来源:QS官网
通常而言,固态电池的电芯材料可部分沿用现有锂电池材料体系,但固态电解质将无需电解液,并取消隔膜(少数方案保留);此外,锂金属负极被视为最有潜力的负极材料之一。
QS的无负极概念固态电池在国内资本市场未被明显讨论。但在学术研究中,无负极固态电池并非新概念。国内大连理工大学化工学院王治宇教授团队、清华大学化工系张强教授团队等均有相关研究。
FutureBatteryLab一篇文章则表示,(无负极固态电池设计)仅在初始充电期间,锂离子才会从正极迁移到另一侧,然后通过将锂离子沉积在集流体上就地形成负极。文章进一步表示,有必要在正极侧引入过量的锂,以便它们可以在充电过程中形成负极。
图片来源:FutureBatteryLab
王治宇教授团队相关研究有着类似的表述,(其)将石墨负极材料自电池中去除,通过正极释锂在电池中原位构建超薄金属锂,实现“锂零过量”设计的初始无负极电池体系。据悉,在前期工作中,王治宇、邱介山教授团队发展了一类锂含量高达66.67 at.%的高容量硫化锂正极。
财联社记者今日采访两家半固态电池公司及相关研究员,但因涉及同行评价或QS相关参数披露不完整等原因,均未作对QS固态电池样本技术先进性及无负极概念的分析。
财联社记者从业内人士处了解到,目前固态电池在实验室的进展很快。从中长期来看,若固态电池成为主流,隔膜、传统石墨负极及电解液材料的想象空间或受挫,即使多种技术并存。
电解液厂亦在开发固态电解质,但有业内人士对财联社记者表示,自研固态电解质是半/固态电池电池厂的核心工作之一。电解液厂想切入电池厂的固态电解质环节或存挑战。
另一方面,锂金属负极的生产普遍为锂盐厂,而非负极材料厂,据业内人士测算,笼统而言,锂金属负极三元固态电池相对现有三元电池,锂含量约高出1倍(由于固态电池尚未有规模量产,该数据为大致测算,并随技术变化而发生变化,增量主要为锂金属)。
这或意味着,QS的无负极固态电池,相对普遍固态电池而言,未进一步对隔膜、电解液及负极材料厂产生利空影响。
半固态电池箭在弦上
在2023中国汽车供应链峰会上,江西安驰新能源科技有限公司总经理徐小明表示:“丰田说2027年可以量产全固态电池,其实互联网都是有记忆的,大家可以搜索一下,大概丰田每隔三年时间就会提一次‘大概五年之后会量产’”。
财联社记者也注意到,在PowerCo 确认QuantumScape的固态电池为A样(A-sample test),而若参考国内某电池厂新电池的商业化路径,会有基础研发、Pre-A样、A样、B样、C/D样及量产过程。其中A样概念验证(1-2年)、B样设计验证(1-2年)、C/D样工艺和产品验证(1-2年)。
除此以外,固态电池的量产,需要材料的支持,财联社记者目前从国内材料厂的产能布局来看,未见有规模产能。QS的无负极固态电池即使是又一则“狼来了”,半固态电池的批量装车,却已是箭在弦上。
国内A股主要电池厂基本在进行半/固态电池的研发,赣锋锂业的(半)固态电池或是国内最早装车的一批。2022年,赣锋锂业披露公告显示,公司第一代固态电池在东风E70上实测续航超过400公里。
据财联社记者了解,部分70度电半固态电池价格在20万元以上,然而,目前包括动力电池在内的汽车零部件越来越同质化之下,新势力整车厂为维护品牌调性,或不惜成本,希望借半固态电池的高性能、高安全来讲“新故事”。
在2023年时,蔚来、赛力斯、长安深蓝、岚图等多家新能源车企即披露半固态电池装车进展。广汽集团总经理冯兴亚更是在2023广州车展上透露,“我们的目标是,在2026年实现全固态电池装车搭载。”
据光大证券报告显示,根据测算,2023年全球半固态电池渗透率约为1%,需求达到约8.8GWh,2023-2030年,全球固态电池需求增长的CAGR为63.7%。另据国信证券研报显示,预计2024年全球固态电池(含半固态电池)需求量为2.3GWh,市场空间达19.5亿元。