電池行業(yè)重新洗牌,固態(tài)電池將迎來爆發(fā)嗎

大家好，小科來為大家解答以上問題。電池行業(yè)重新洗牌，固態(tài)電池將迎來爆發(fā)嗎這個(gè)很多人還不知道，現(xiàn)在讓我們一起來看看吧！

1、固態(tài)電池興起的原因是什么？

2、新能源汽車液態(tài)鋰離子電池存在安全隱患，指向液態(tài)電解質(zhì)。

3、固態(tài)電池不僅是安全問題的解決方案，而且通過增加能量密度來延長電池壽命。

4、正是因?yàn)楣虘B(tài)電池的工藝路線還不成熟，降低成本還需要一個(gè)過程，完全產(chǎn)業(yè)化預(yù)計(jì)需要5-10年。所有企業(yè)都期望抓住未來發(fā)展的機(jī)遇，贏得市場份額。

5、這份報(bào)告將為你解答：

6、基本概念

7、行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

8、企業(yè)不同固態(tài)電池的電解液技術(shù)路線

9、01

10、固態(tài)電池的基本概念

11、//液態(tài)鋰電池與固態(tài)電池的比較

12、顯然，固態(tài)電池有很多優(yōu)點(diǎn)：

13、高能量密度：5V以上，可搭配高壓電極材料；高安全性：不易燃、耐高溫、無腐蝕性、不易揮發(fā)；

14、優(yōu)點(diǎn)：可制成薄膜電池、柔性電池，更簡單、更安全；

15、長循環(huán)壽命：固體電解質(zhì)有望避免界面膜和鋰枝晶刺穿隔膜的問題，循環(huán)有望提升；

16、工作范圍廣：無機(jī)固體電解質(zhì)最高溫度可達(dá)300；體積小：縮短正負(fù)極距離，減小電池厚度。

17、然而，不可避免的是，固態(tài)電池仍然存在充電快、成本高的缺點(diǎn)。

18、//材料

19、固態(tài)電池的正極材料一般分為四類：三元鋰、硫酸鐵鋰、鈷酸鋰和錳酸鋰。一般采用復(fù)合電極作為陰極材料，在電極中起到傳輸離子和電子的作用。根據(jù)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，三元材料出貨量占比最高；其次是磷酸亞鐵鋰。具有能量密度優(yōu)勢的三元材料有望進(jìn)一步取代磷酸亞鐵鋰市場。固態(tài)電池的正極材料主要分為三類：鋰金屬正極材料、碳族正極材料和氰化物正極材料。其中，鋰金屬負(fù)極材料具有高容量、低電位的優(yōu)點(diǎn)，因此成為全固態(tài)鋰電池最重要的負(fù)極材料之一。使用鋰作為負(fù)極有望將能量密度提高40-50%。目前，全球鋰鹽產(chǎn)能主要集中在，約占70%。產(chǎn)能利用率超過60%。

20、固態(tài)電解質(zhì)是固態(tài)電池的核心，電解質(zhì)材料在很大程度上決定了固態(tài)鋰電池的性能參數(shù)。固態(tài)電池按電解質(zhì)分類，固態(tài)電池的路徑可分為聚合物、氧化物和硫化物。其中，聚電解質(zhì)屬于有機(jī)電解質(zhì)，具有界面相容性和可加工性、易于大規(guī)模生產(chǎn)、柔韌性好等優(yōu)點(diǎn)。但室溫下離子電導(dǎo)率較低，難以適應(yīng)高。該氧化物固體電解質(zhì)具有離子電導(dǎo)率高、循環(huán)性好、易于生產(chǎn)、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。與液體的可比電導(dǎo)率相比，硫化物具有電導(dǎo)率高的優(yōu)點(diǎn)。目前氧化物固體電解質(zhì)發(fā)展最快，其次是硫化物電解質(zhì)。氧化物綜合發(fā)展相對均衡。另外兩種電解質(zhì)存在成本高或研發(fā)困難等問題，不能滿足大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用的要求。

21、//產(chǎn)業(yè)鏈

22、固態(tài)電池正處于研發(fā)階段；d技術(shù)，這是液態(tài)鋰電池的升級(jí)版。因此，固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)鏈與鋰電池相似，但兩者的主要區(qū)別在于中上游正極材料和電解液的不同。過渡階段，半固態(tài)電池仍將使用隔膜和電解質(zhì)；全固態(tài)電池將完全取代電解液和隔膜，但正負(fù)極活性材料無需大改，活性材料仍保持原有材料體系。在應(yīng)用領(lǐng)域，固態(tài)電池有望率先發(fā)揮安全性和靈活性的優(yōu)勢，應(yīng)用于微電池

23、為了滿足節(jié)能減排的需要，許多相繼出臺(tái)了多項(xiàng)支持新能源的發(fā)展政策，明確了固態(tài)電池的發(fā)展目標(biāo)和產(chǎn)業(yè)技術(shù)規(guī)劃。2019年12月，工信部發(fā)布《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035 年）》(征求意見稿)。在“實(shí)施電池技術(shù)突破行動(dòng)”中，加快推進(jìn)固態(tài)動(dòng)力電池技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化被列為“新能源汽車關(guān)鍵技術(shù)研究項(xiàng)目”。主要圍繞“推動(dòng)鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展”和“推動(dòng)新能源汽車動(dòng)力電池升級(jí)”展開。預(yù)計(jì)在2020-2025年，將努力提高電池的能量密度，并將其轉(zhuǎn)化為固態(tài)電池，2030年將開發(fā)可商用的全固態(tài)電池。能源部的部署重點(diǎn)是電池正負(fù)極材料的創(chuàng)新，電池的優(yōu)化和成本的降低，或使電池?cái)[脫對鈷等重要材料的依賴，回收動(dòng)力電池材料；德國政府的戰(zhàn)略是加大資金支持，未來發(fā)展目標(biāo)是以全固態(tài)電池為重點(diǎn)，支持鋰電子技術(shù)和新概念電池；為了滿足多元化的市場需求，未來的發(fā)展目標(biāo)是從三元體系向全固態(tài)電池和鋰硫電池發(fā)展，同時(shí)密切關(guān)注氫燃料電池。

24、//技術(shù)趨勢

25、固態(tài)電池的發(fā)展采取逐步顛覆的策略，液態(tài)電解質(zhì)含量逐漸降低，全固態(tài)電池是最終形態(tài)。預(yù)計(jì)2025年半固態(tài)電池可以量產(chǎn)，2030年全固態(tài)電池可以商業(yè)化。傳統(tǒng)的半固態(tài)電池鋰電池是由凝膠電解質(zhì)制成的鋰電池。該凝膠電解質(zhì)材料封裝簡單，循環(huán)性能和倍率性能好，形狀多樣，滿足商業(yè)化需求。缺點(diǎn)是能量密度的提高是有限的

26、　　// 市場規(guī)模

27、　　固態(tài)電池專利數(shù)量過去十年顯著提升。根據(jù)Grand View Research的報(bào)告2030年全球固態(tài)電池市場空間有望達(dá)到1500億元，固態(tài)電池市場空間約200億元。

28、　　// 行業(yè)現(xiàn)狀

29、　　固態(tài)電池領(lǐng)域市場參與者眾多，車企、電池企業(yè)、投資機(jī)構(gòu)、科研機(jī)構(gòu)等在 資本、技術(shù)、人才三方面進(jìn)行博弈。在歐美大多數(shù)政府采取撥款助力固態(tài)電池研發(fā)，科研機(jī)構(gòu)及固態(tài)電池初創(chuàng)企業(yè)是主力，初創(chuàng)企業(yè)有Solid Power、 SolidEnergy Systems、Ionic Materials 、Quantum Scape 等。韓國電池企業(yè)選擇縱向聯(lián)合，共同開發(fā)固態(tài)電池技術(shù)。車企在固態(tài)電池上的研發(fā)起點(diǎn)相對較早，企業(yè)依靠自身優(yōu)勢組建研發(fā)團(tuán)隊(duì)。最早入局的豐田在2008年就與固態(tài)電池創(chuàng)企伊利卡（Ilika）展開了合作。三菱、日產(chǎn)、松下等大部分企業(yè)紛紛加速布局固態(tài)電池行業(yè)，爭取早日實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

30、　　國內(nèi)全固態(tài)鋰電池仍處于基礎(chǔ)性研究階段，國內(nèi)企業(yè)不及、德國、等起步早。主要參與者包括化學(xué)所、青島能源所、寧波材料所等研究機(jī)構(gòu)，贛鋒鋰業(yè)、寧德時(shí)代等電池企業(yè)；同時(shí)一些汽車零部件廠商和新能源廠商也加快了進(jìn)入固態(tài)電池的跨界投資的步伐，比如萬向集團(tuán)、比亞迪等企業(yè)。

31、　　車企參與多采用投資 startup 的形式：大眾投資 Quantum Scape，雷諾-日產(chǎn)-三菱聯(lián)盟投資 Ionic Material，福特、寶馬、現(xiàn)代投資 Solid power，北汽、上汽投資清陶，蔚來、天際、愛馳合作輝能科技。車企曾集體錯(cuò)過了液態(tài)鋰電的布局先機(jī)，故加大固態(tài)電池領(lǐng)域的投入，以擺脫在這一核心零部件上受制于人的局面。

32、　　// 與氫燃料電池的對比

33、　　固態(tài)鋰電池和氫燃料電池相比，在技術(shù)領(lǐng)域方面，固態(tài)鋰電池在能源效率、安全性、基礎(chǔ)配套等方面更勝一籌，而氫燃料電池在續(xù)航、技術(shù)成熟度方面更勝一籌。在應(yīng)用領(lǐng)域方面,固態(tài)鋰電池屬于液態(tài)鋰電體系升級(jí)版本，未來在新能源汽車領(lǐng)域有大規(guī)模應(yīng)用可能性；氫燃料電池已經(jīng)在新能源汽車領(lǐng)域有一定應(yīng)用，也是現(xiàn)在大多數(shù)廠商所推崇的電池?？偨Y(jié)得出，從目前來看固態(tài)鋰電池技術(shù)尚不成熟，能量密度優(yōu)勢尚未體現(xiàn)。氫燃料電池雖然應(yīng)用領(lǐng)域不如液態(tài)鋰電池廣泛，但目前產(chǎn)品技術(shù)相對成熟，完全能夠滿足車用要求。從長期來看，二者在新能源汽車領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用潛力，能為新能源汽車在不同應(yīng)用場景多元化技術(shù)路線方案。

34、　　03

35、　　不同企業(yè)固態(tài)電池的電解質(zhì)技術(shù)路線

36、　　從全球來看，約有50多家制造企業(yè)、初創(chuàng)公司和高?？蒲性核铝τ诠虘B(tài)電池技術(shù)，但均尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化。歐美主要是聚合物體系，側(cè)重固液混合技術(shù)。在亞洲，中日韓主要是氧化物、硫化物體系。近年多家企業(yè)建立氧化物固態(tài)電池生產(chǎn)線。目前來看氧化物體系進(jìn)展最快，硫化物體系緊隨其后，高能聚合物體系仍處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，硫化物和聚合物體系都已取得長足進(jìn)展。

37、　　// 聚合物電解質(zhì)技術(shù)路線企業(yè)

38、　　法國Bollore：法國Bollore在2011年實(shí)現(xiàn)聚合物固態(tài)鋰電池商業(yè)化，核心點(diǎn)采用高溫加熱。技術(shù)運(yùn)用于市內(nèi)租賃電動(dòng)車中，是全球首個(gè)固態(tài)電池電動(dòng)車商業(yè)化的公司。Bollore的金屬鋰原料來自于贛鋒。該體系技術(shù)相對成熟，成本低廉，是當(dāng)前量產(chǎn)能力最強(qiáng)的固態(tài)電池，公司利用自主開發(fā)的電動(dòng)汽車“Bluecar”和電動(dòng)巴士“Bluebus”在法國巴黎及其郊外提供汽車共享服務(wù)“Autolib”。產(chǎn)品主要應(yīng)用于電動(dòng)汽車和重型車輛和集成到較大的固定式存儲(chǔ)單元。

39、　　Solid Energy：Solid Energy是鋰金屬技術(shù)和產(chǎn)品的全球領(lǐng)先研究者，開發(fā)商和制造商。公司采用超薄鋰金屬負(fù)極和同時(shí)擁有固態(tài)和液態(tài)部分的電解質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了電池能量密度提升一倍，重量減少一半，預(yù)計(jì)固態(tài)電池上市2021年，裝車時(shí)間2026年。目前已經(jīng)小規(guī)模試制用于原型演示和專業(yè)航空航天市場。在商業(yè)模式上，建立了開放型生態(tài)系統(tǒng)，與知名公司開展戰(zhàn)略合作，來加速鋰金屬電池技術(shù)這項(xiàng)突破性技術(shù)在電池行業(yè)的商業(yè)化。公司產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域主要面向航空、航天的用戶以及民用無人機(jī)等。

40、　　// 氧化物電解質(zhì)技術(shù)路線企業(yè)

41、　　贛鋒鋰業(yè)：贛鋒鋰業(yè)作為全球最大的金屬鋰生產(chǎn)商，與寧波材料所許曉雄團(tuán)隊(duì)合作推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化。公司擁有建立的全球最完整的鋰產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈涵蓋了鋰行業(yè)上下游的各重要板塊。核心技術(shù)可使電解質(zhì)孔隙率更低，加工工藝的可重復(fù)性和電導(dǎo)率也得到了提升。公司的主要產(chǎn)品為金屬氧化物固態(tài)電解質(zhì)產(chǎn)品，GARNET 型和 LISICON 型氧化物電解質(zhì)粉體(LATP&LLZXO粉體)，贛鋒第三代固態(tài)電池是基于金屬鋰負(fù)極的全固態(tài)鋰電池，能量密度達(dá)>400Wh/kg。主要應(yīng)用于于電動(dòng)汽車、各種儲(chǔ)能設(shè)備及各種消費(fèi)型電子設(shè)備。合作伙伴有特斯拉、寶馬、大眾、LG化學(xué)等。

42、　　輝能科技：輝能科技是發(fā)布第一代固態(tài)氧化物的基礎(chǔ)電解質(zhì)技術(shù)平臺(tái)，創(chuàng)造出柔性具基本導(dǎo)電性的電解質(zhì)。全球首創(chuàng)“固態(tài)陶瓷電解質(zhì)”的鋰電池，改用抗壓的固態(tài)陶瓷電解質(zhì)取代隔離層和電解液，安全性有保障且固態(tài)鋰電池不會(huì)起火或爆炸，PLCB 的能量密度已高于大部分現(xiàn)有電動(dòng)車電池，成功提升優(yōu)良率及產(chǎn)能且降低制造成本。目前產(chǎn)品應(yīng)用的領(lǐng)域是微型電子、消費(fèi)電子領(lǐng)域、3C產(chǎn)品等。

43、　　// 硫化物電解質(zhì)技術(shù)路線企業(yè)

44、　　豐田:豐田在固態(tài)電池方面的研究圍繞著無機(jī)全固態(tài)鋰電池的開發(fā)研究、如何減少硫化氫的產(chǎn)生以及如何提高固體電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率等方面。核心技術(shù)解決了在固態(tài)電池能量密度方面問題，達(dá)到續(xù)航里程將大幅提升，充電速度上升；在電池壽命方面，固態(tài)電池在使用 30 年后仍保持90%以上的性能。豐田計(jì)劃2022年推出固態(tài)電池的車型和全面掌握全固態(tài)電池相關(guān)技術(shù)，2025年實(shí)現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)。產(chǎn)品主要應(yīng)用于電動(dòng)汽車領(lǐng)域。

45、　　寧德時(shí)代:公司核心技術(shù)為動(dòng)力和儲(chǔ)能電池領(lǐng)域，材料、電芯、電池系統(tǒng)、電池回收二次利用等全產(chǎn)業(yè)鏈研發(fā)及制造能力，寧德時(shí)代2013年后加大硫化物固態(tài)電池布局，申請的剛性膜片及硫化物固態(tài)鋰金屬電池專利，一方面使用金屬鋰作負(fù)極，提高能量密度，另一方面解決了安全性和循環(huán)壽命等難題，有力提升了固態(tài)鋰金屬電池的循環(huán)性和降低短路發(fā)生幾率。產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域是電動(dòng)客車、電動(dòng)乘用車和電動(dòng)物流車。公司全固態(tài)電池還在開發(fā)中，預(yù)計(jì)2030年后產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)商品化。

46、　　04

47、　　總結(jié)

48、　　固態(tài)鋰電技術(shù)路徑的確定性并非絕對，最早實(shí)現(xiàn)動(dòng)力領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，預(yù)期是在 2025 年左右將研制出高能量密度、高安全性且綜合性能優(yōu)異的固態(tài)鋰電池，并推向產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。固態(tài)電池應(yīng)用領(lǐng)域的滲透路徑預(yù)期為：特種設(shè)備 ? 消費(fèi)鋰電（柔性化以及薄體積對 3C 產(chǎn)品意義重大） ? 動(dòng)力鋰電 。

49、　　對鋰電池企業(yè)：固態(tài)電池壁壘較液態(tài)電池更高，率先實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化者享有高溢價(jià)，初創(chuàng)公司進(jìn)入的可能性也不大，主要是利好于鋰行業(yè)和固態(tài)電池研究居前的公司；

50、　　對鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈：電池行業(yè)重新洗牌，固態(tài)電池推廣后，已有的液態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈將迎來巨大沖擊，可能導(dǎo)致已有的電池競爭格局發(fā)生突變。產(chǎn)業(yè)鏈上游的金屬鋰需求勢必增加，讓鋰元素扮演更加重要的角色是提升鋰電能量密度的核心思路之一。

51、　　對電池材料：產(chǎn)業(yè)鏈中游的正極材料方面， 與當(dāng)前發(fā)展方向較為相符；負(fù)極材料方面，原本石墨，碳硅負(fù)極向金屬鋰轉(zhuǎn)變，可能沖擊較大。不再需要隔膜和電解液，逼迫相應(yīng)企業(yè)緊跟趨勢實(shí)施轉(zhuǎn)型。

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