電池技術(shù)的發(fā)展重新定義了能源。從智能手機(jī)到電動(dòng)汽車，電池技術(shù)無處不在。幾天前，在斯德哥爾摩大學(xué)舉行的一次面向1000人的公開講座中，電池技術(shù)的發(fā)展重新定義了能源。
從智能手機(jī)到電動(dòng)汽車，電池技術(shù)無處不在。
幾天前，在斯德哥爾摩大學(xué)對(duì)1000人的公開演講中，
因發(fā)明鋰離子電池而分享2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的日本科學(xué)家阿里卡吉野說：“鋰離子電池將在創(chuàng)新中發(fā)揮非常重要的作用，并引領(lǐng)可持續(xù)社會(huì)的發(fā)展?！?
然而，電池技術(shù)仍有改進(jìn)的空間。吉野阿基拉認(rèn)為固態(tài)電池的前景非常廣闊。
與傳統(tǒng)鋰離子電池相比，固態(tài)電池具有更高的能量密度和安全性。該機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，固態(tài)電池將在十年內(nèi)量產(chǎn)。中外企業(yè)競(jìng)相重金進(jìn)入，國(guó)內(nèi)部分企業(yè)已經(jīng)搶先布局，部分企業(yè)已經(jīng)具備小批量生產(chǎn)的能力。
鋰離子電池的兩大難題
20世紀(jì)80年代初，當(dāng)吉野還在實(shí)驗(yàn)室開發(fā)新的電池技術(shù)時(shí)，他并不知道鋰電池會(huì)成為未來電池技術(shù)的中心。“當(dāng)時(shí)我覺得它們可能只會(huì)用在8 mm的相機(jī)里?！奔罢眯χf道：
“今天，從智能手機(jī)到所有電子產(chǎn)品，包括電動(dòng)牙刷和電動(dòng)滑板車，人們幾乎離不開它們?！?
從早期的鉛酸電池，到豐田等日本企業(yè)主導(dǎo)的鎳氫電池，再到2008年特斯拉焙燒爐使用的鋰離子電池。傳統(tǒng)液態(tài)鋰離子電池引領(lǐng)動(dòng)力電池市場(chǎng)十年，但安全問題引起關(guān)注。
2016年，因?yàn)殇囯x子電池起火，三星召回了250萬部Galaxy Note 7智能手機(jī)。隨著鋰電池的普及，鋰電池的安全性越來越受到關(guān)注。
國(guó)際第三方檢測(cè)、檢驗(yàn)和認(rèn)證機(jī)構(gòu)TUV萊茵集團(tuán)相關(guān)負(fù)責(zé)人對(duì)第一財(cái)經(jīng)記者表示：“鋰離子電池生產(chǎn)和應(yīng)用行業(yè)的安全問題日益嚴(yán)峻?！痹诩依?，
TUV萊茵集團(tuán)與當(dāng)代安培科技股份有限公司(300750)簽署全球框架合作協(xié)議。SZ)，雙方將圍繞電池、儲(chǔ)能系統(tǒng)、生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)工藝開展全方位合作。
除了安全，鋰離子電池最大的問題是儲(chǔ)能。即使當(dāng)今最先進(jìn)的鋰離子電池也只能儲(chǔ)存石油或航空煤油的一小部分能量，這也抑制了電動(dòng)飛機(jī)等更大計(jì)劃的雄心。
然而，電池儲(chǔ)能的提高有助于通過利用可再生能源應(yīng)對(duì)氣候變化。航空碳排放量每年將達(dá)到5億噸，電池技術(shù)的提高將使新能源的轉(zhuǎn)化成為可能。
在2019年的巴黎航展上，以色列航空領(lǐng)域的初創(chuàng)公司Evition展示了一款由清潔能源驅(qū)動(dòng)的全電動(dòng)商用飛機(jī)原型，希望未來能取代300英里以下30%的短途飛行。
如果電池的能量密度能夠進(jìn)一步提高，未來高速公路上的大型卡車將能夠使用電力而不是燃料。
固態(tài)電池儲(chǔ)能提升50%
吉野阿基拉承認(rèn)，電池技術(shù)需要改進(jìn)，但幸運(yùn)的是，已經(jīng)找到了一些“非常有趣的方法”。吉野家對(duì)第一財(cái)經(jīng)記者表示：“我認(rèn)為固態(tài)電池代表了未來的一個(gè)方向，固態(tài)電池在基礎(chǔ)研發(fā)方面取得了重大突破。
而且面向量產(chǎn)的研發(fā)技術(shù)也在提高。"
固態(tài)電池是具有固體電解質(zhì)的鋰離子電池。由于固體電解質(zhì)取代了傳統(tǒng)鋰離子電池中可能爆炸的有機(jī)電解質(zhì)，解決了高能量密度和高安全性能兩大問題。相同能量下用固體電解質(zhì)代替電解質(zhì)的電池具有更高的能量密度。
同時(shí)，擁有更大的功率和更長(zhǎng)的使用壽命是下一代鋰電池發(fā)展的大趨勢(shì)。
“固態(tài)電池可以將鋰離子電池的存儲(chǔ)容量提高50%?！惫虘B(tài)電池制造商Solid Power首席執(zhí)行官、美國(guó)科羅拉多大學(xué)教授道格拉斯坎貝爾(Douglas Campbel)表示，“由于鋰離子電池有液體，因此存在安全隱患。
固態(tài)電池更穩(wěn)定。"
但是固態(tài)電池也帶來了挑戰(zhàn)。比如固體動(dòng)力正在研發(fā)的電池，對(duì)鋰的金屬形態(tài)要求很高，但這種金屬非常難處理。另一個(gè)問題是，金屬鋰無法進(jìn)行大規(guī)模的工業(yè)提煉，因此很難獲得足夠的工業(yè)用鋰。
與吉野分享諾貝爾獎(jiǎng)的英國(guó)科學(xué)家維廷漢姆說，固態(tài)電池可能是第一種用于智能手機(jī)等小型電子產(chǎn)品的電池?！耙?yàn)榇笠?guī)模系統(tǒng)的應(yīng)用還有很大的問題?！本S廷漢姆說。
雖然看好固態(tài)電池的發(fā)展前景，但吉野亞基拉認(rèn)為，如果單考慮價(jià)格，固態(tài)電池可能還需要10年才能與鋰離子電池競(jìng)爭(zhēng)。
據(jù)了解，半固體和全固體電池的綜合成本是現(xiàn)有鋰電池的兩到三倍。CICC預(yù)計(jì)，到2025年，一些關(guān)鍵材料將在中國(guó)實(shí)現(xiàn)突破和匹配，批量生產(chǎn)的成本將會(huì)降低。
能源研究機(jī)構(gòu)Wood Mackenzi的分析師Rory McCarthy也表示，固態(tài)電池和其他新型電池技術(shù)面臨的主要挑戰(zhàn)之一是與鋰離子工廠的競(jìng)爭(zhēng)。隨著鋰離子工廠在全球擴(kuò)張，生產(chǎn)成本將迅速下降。
建廠的時(shí)間周期基本是4-5年才能完全投產(chǎn)，資產(chǎn)回報(bào)要等10年左右。
“未來10年，鋰離子電池仍將主導(dǎo)電池行業(yè)?！奔懊鞲嬖V第一財(cái)經(jīng)記者。
普及還要等上十年
固態(tài)電池作為業(yè)界公認(rèn)的下一代鋰電池技術(shù)，十年后可能會(huì)真正普及。
恒大研究院預(yù)測(cè)，固態(tài)電池技術(shù)真正成熟可能需要等到2025年左右，真正量產(chǎn)可能需要等到2030年左右。研究機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，到2030年，全球?qū)虘B(tài)電池的需求預(yù)計(jì)將接近500GWh。
目前全球很多巨頭車企都在大力投入研發(fā)固態(tài)電池。日本和韓國(guó)在以大公司為主導(dǎo)的技術(shù)研發(fā)方面相對(duì)領(lǐng)先，而歐美則以初創(chuàng)公司為主積極布局。
據(jù)Yole統(tǒng)計(jì)，2018年全球擁有固態(tài)電池的大公司約占50%。其中以豐田、寶馬、大眾、現(xiàn)代為主要車企，包括三星SDI、LG Chem、優(yōu)美科等傳統(tǒng)鋰電池和材料廠商。歐美主要科研機(jī)構(gòu)，
比如麻省理工、科羅拉多大學(xué)等科研機(jī)構(gòu)相繼衍生出SolidEnergy System、Solid Power等初創(chuàng)企業(yè)，獲得車企融資。
國(guó)內(nèi)以產(chǎn)業(yè)鏈公司和科研機(jī)構(gòu)為主，部分企業(yè)如臺(tái)胞匯能、衛(wèi)蘭新能源、陶青能源等有小批量生產(chǎn)能力。臺(tái)灣省匯能和24M率先商業(yè)化，陶青能源已建成0.1GWh固態(tài)鋰電池生產(chǎn)線。
衛(wèi)蘭新能源與中科院物理所合作，擁有固態(tài)鋰電池試制生產(chǎn)線。
2017年，贛鋒鋰業(yè)(002460。SZ)與中科院寧波材料所合作成立固體電解質(zhì)材料工程中心，并于2018年啟動(dòng)2億瓦時(shí)固態(tài)鋰電池中試生產(chǎn)線建設(shè)項(xiàng)目。
郭萱高科(002074)開發(fā)的半固態(tài)電池。SZ)目前正處于從實(shí)驗(yàn)室向中試轉(zhuǎn)化的階段。當(dāng)代安培科技有限公司促進(jìn)聚合物和硫化物基固態(tài)電池的研究和開發(fā)。
此外，SAIC (600104。SH)、天齊鋰業(yè)(002466。SZ)、萬向等。有參股過固態(tài)電池企業(yè)。
關(guān)鍵詞：中外重金布局電池