全固态电池量产倒计时:2027年能否叩开商业化之门?

2025年03月06日 13:31 1440次浏览 来源:   分类: 稀有稀土   作者:

■  中国工业报记者  祁晓玲

在新能源汽车产业蓬勃发展的当下,电池技术作为核心驱动力,始终是行业关注的焦点。全固态电池,作为一种极具潜力的新型电池技术,正逐渐走进大众视野,被视为解决新能源汽车续航与安全两大痛点的关键,有望成为全球动力电池 “下半场” 竞争的焦点之一。

与传统的液态锂离子电池相比,全固态电池因高能量密度、高安全性等特性,被视为下一代动力电池的“终极目标”。全球新能源汽车产业链正加速布局,日本、韩国等传统汽车强国试图通过固态电池实现“换道超车”。中国作为新能源汽车和动力电池领域的领跑者,如何突破技术瓶颈、加速产业化进程,成为行业关注的话题。

近日,在第二届中国全固态电池创新发展高峰论坛上,诸多业内专家和企业代表共同探讨了全固态电池的发展现状与未来趋势,并释放出了一个令人振奋的信号:2027年全固态电池有望实现小规模量产。然而,这一目标的实现并非一帆风顺,在迈向量产的道路上,全固态电池仍面临着诸多技术难点和问题,亟待行业内各方共同攻克。

量产时间渐近  前景令人期待

2027年全固态电池有望实现小规模量产,比亚迪、宁德时代等积极布局,显示出全固态电池在产业界热度不断攀升,也让人们看到了其实现量产的坚定步伐。

全国政协常委、经济委员会副主任,工业和信息化部原部长苗圩在高峰论坛上指出,从当前全球固态电池研发进展来看,量产技术工艺虽有待成熟,但 2027 年前后有望实现小批量生产。

中国科学院院士、中国全固态电池产学研协同创新平台理事长欧阳明高更是明确了发展路径,他强调当前要聚焦以硫化物电解质为主体电解质,匹配高镍三元正极和硅碳负极的技术路线,以能量密度400 瓦时/公斤、循环寿命1000 次以上为性能目标,确保2027年实现轿车小批量装车,2030年实现规模量产。这一清晰的规划,为全固态电池的研发和生产提供了具体的方向,让企业和科研机构在技术攻关中有了更明确的目标。

众多企业也纷纷公布了自己的量产计划。比亚迪锂电池有限公司CTO 孙华军透露,比亚迪计划 2027 年左右启动批量示范装车应用,预计在 2030 年前后实现大规模量产。

宁德时代主攻硫化物路线,正开展 20 安时样件的试制,预计在 2027 年小批量生产。不同技术路线的选择,反映了企业自身的技术优势、战略规划以及对市场需求的判断。这些企业的积极布局,显示出全固态电池在产业界热度不断攀升,也让人们看到了其实现量产的坚定步伐。

然而,2027年的小规模量产目标并非触手可及,全固态电池在技术、工艺和成本等方面仍面临着诸多严峻的挑战,这些挑战犹如一道道关卡,横亘在全固态电池迈向大规模商业化应用的道路上。

技术瓶颈待突破  成本居高不下

固态电池的技术成熟度、生产工艺以及高昂的成本是阻碍其实现大规模量产的三大障碍。其中,成本问题是全固态电池实现大规模商业化应用的一大 “拦路虎”。

苗圩表示,总体来看,全固态电池还需要两到三年才可以量产,此前部分企业宣布已经量产装车的固态电池大部分是半固态电池。

苗圩强调,固态电池的技术成熟度、生产工艺以及高昂的成本是阻碍其实现大规模量产的三大障碍。

成本问题是全固态电池实现大规模商业化应用的一大 “拦路虎”。在材料成本方面,全固态电池电解质中可能会用到一些高价稀有金属,如锆、锗等,这些稀有金属的稀缺性和高成本,使得全固态电池的材料成本居高不下。

以硫化物电解质为例,其制备过程中需要使用到锂、硫等原材料,这些原材料的价格波动较大,且随着市场需求的增加,价格有进一步上涨的趋势。

据相关数据显示,在没有大规模量产的前提下,全固态电池材料成本约为1.5-2.5元/瓦时,相比之下,当前液态锂离子电池单体成本大体是 0.5 元/瓦时左右。这意味着,一个100 度的全固态电池包,仅材料成本就可能高达15-25 万元,是液态电池包材料成本的数倍之多。如此高昂的材料成本,无疑大大增加了全固态电池的生产成本,使得其在市场竞争中缺乏价格优势。“因此,在相当长的时间内,液态电池和固态电池很可能是在市场上并存关系,而非取代。”苗圩表示。

全固态电池的生产技术要求极高,涉及高温高压等复杂条件,这不仅增加了设备投入,还使得生产难度大幅提升。与传统液态电池的生产工艺相比,全固态电池的生产工艺更为复杂,需要更高的精度和更严格的环境控制。

硫化物电解质的制备过程,需要在严格的无水无氧环境下进行,以防止硫化物与空气中的水分和氧气发生反应,影响电解质的性能。这就需要配备专门的手套箱等设备,增加了生产设备的投入成本。

苗圩提醒,“需要澄清的事实是,半固态电池仍然属于液态电池的范畴,不能与固态电池混为一谈。绝不是液态电池随着电解液液体的减少就可以发展成为固态电池,这是完全两个不同的概念。”他认为,从目前全球固态电池研发进展的情况来看,固态电池技术、工艺还没有成熟,大体上2027年前后才能实现小批量生产之后,距离大规模的量产还需要更长的时间。

面对诸多技术难题,企业和科研机构需加大研发投入,深入研究各种技术路线,探索新材料和工艺,以突破现有技术瓶颈。据孙华军介绍,比亚迪自 2013 年就启动了全固态电池研发,历经技术路线探索、可行性验证等阶段,不断投入资源进行技术攻关。截至目前,公司已在材料、电极和电芯等方面取得显著成果,为全固态电池的产业化奠定了坚实基础。加大研发投入还能促进技术的快速迭代。通过持续的研发投入,企业和科研机构可以不断优化材料性能、改进工艺,提高全固态电池的能量密度、循环寿命和安全性等关键性能指标。这不仅有助于提升全固态电池在市场上的竞争力,还能推动整个行业的技术进步,加速全固态电池的产业化进程。

政府也应出台相关政策,给予研发补贴、税收优惠等支持,鼓励企业和科研机构加大研发投入。加强行业标准制定和监管,规范市场秩序,为全固态电池的发展创造良好的政策环境。2023 年 1 月,工信部、教育部、科技部、人民银行、国家金融监督管理总局、能源局联合发布《推动能源电子产业发展的指导意见》,提出开发安全经济的新型储能电池,加强新型储能电池产业化技术攻关,推进先进储能技术及产品规模化应用,加快研发固态电池,加强固态电池标准体系研究。这一政策的出台,为全固态电池的研发和产业化提供了明确的指导方向,也为企业和科研机构提供了政策支持和保障。

产学研合作也是加速技术转化和应用的重要途径。高校和科研机构在基础研究方面具有深厚的实力,能够为全固态电池的发展提供理论支持和技术储备。企业则在产业化应用方面具有优势,能够将科研成果快速转化为实际产品。通过产学研合作,可以实现优势互补,加速全固态电池的技术创新和产业化进程。

一汽集团首席科学家兼研发总院高端汽车集成与控制全国重点实验室主任王德平建议,行业需加快标准制定,知识产权布局和产业协同,积极参与国际标准的制定,持续通过关键技术突破和跨领域工程技术攻关,实现整个产业升级的良性循环,持续保持我国动力电池的领先地位。

责任编辑:任飞

如需了解更多信息,请登录中国有色网:www.cnmn.com.cn了解更多信息。

中国有色网声明:本网所有内容的版权均属于作者或页面内声明的版权人。
凡注明文章来源为“中国有色金属报”或 “中国有色网”的文章,均为中国有色网原创或者是合作机构授权同意发布的文章。
如需转载,转载方必须与中国有色网( 邮件:cnmn@cnmn.com.cn 或 电话:010-63971479)联系,签署授权协议,取得转载授权;
凡本网注明“来源:“XXX(非中国有色网或非中国有色金属报)”的文章,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不构成投资建议,仅供读者参考。
若据本文章操作,所有后果读者自负,中国有色网概不负任何责任。