江汽集團與寧德時代開啟戰略合作
動態2024-01-09
2024年新年伊始，全球固態電池的商業化進展又接連傳出重磅消息。
近日美國紐約證券交易所上市、全美固態電池“三駕馬車之一”的 量子景觀(QuantumScape)公司表示，其固態電池通過了德國大眾公司的50萬公里耐久性測試。
而1月3日，大眾集團的電池子公司 PowerCo也發布了對QuantumScape 這批24 層固態電池A樣品的耐久性測試的結果報告，確認了QuantumScape的聲明。
PowerCo在報告中稱，公司在其位于德國薩爾茨吉特的實驗室里，對 QuantumScape 提供的固態電池進行了長達數月、1000多次充電循環測試，電池容量保持率高達95%以上。
與此同時，測試數據還顯示，配備 QuantumScape電池的電動汽車，WLTP 續航里程為 500-600公里(311—373 英里)，在電池的全生命周期內，可以行駛超過50萬公里(約311,000 英里)，不會有任何續航能力衰退。
不僅如此，這批固態電池的性能也超過了目前的固態電池行業標準，據介紹，目前固態電池的行業標準目標是700次充電循環和20%的最大容量損失，而在快速充電能力、安全性和自放電方面，這批電池也達到或超過了相關測試標準。
在PowerCo第三季度給大眾股東的信中，PowerCo首席執行官弗蘭克·布洛姆 (Frank Blome)表示，“這些都是非常令人鼓舞、令人印象深刻的結果。這支持了固態電池的預期潛力。這一發展的最終結果可能是電池單體能夠實現長壽命、可超快充電、并且幾乎不會老化。我們對固態電池深信不疑，并將繼續與我們的合作伙伴 QuantumScape全方位合作，以實現未來的量產。”
QuantumScape 創始人兼首席執行官格迪普·辛格(Jagdeep Singh )則表示，“大眾汽車PowerCo公司的測試結果清楚表明，QuantumScape 的無負極固態鋰金屬電池具有卓越的性能。但將這項技術推向市場，我們還有很多工作要做。”
PowerCo還稱，其為大眾汽車集團開發的標準電芯設計模式，已經能夠容納 QuantumScape的固態電池技術。下一步將是完善和擴大制造工藝的研發，兩家公司都希望擴大固態電池的規模化生產——這被許多人認為是電動汽車的關鍵環節。
QuantumScape 公司是一家美國的、以開發全固態電池而著稱的公司。公司2020年在美國紐約證券交易所上市，市值一路瘋漲，達到了創紀錄的477億美元。QuantumScape 的投資者包括大眾汽車、上汽集團，以及微軟創始人比爾蓋茨。其中大眾汽車從2012年起就已經與 QuantumScape合作，2018年6月追加投資，取得了董事席位。
此次其固態電池通過大眾集團方面耐久性測試的消息公布后第二日，QuantumScape股上漲 43%，收于 9.30 美元，創下 8 月以來的最高收盤價。盤中上漲約54%。該股在過去52周內上漲了 72%，但較 2020 年 12 月創下的歷史高點下跌 93%。
除了QuantumScape，三駕馬車中的另外一家、獲得寶馬支持的美國固態電池公司Solid Power上周也宣布，將向寶馬提供與其固態電池相關的一部分設計和制造工藝方面的知識產權。這將使寶馬能夠在德國的工廠生產固態電池。
作為回報，寶馬將在2024年6月之前向Solid Power支付 2,000 萬美元，但須滿足某些前提條件。但Solid Power 將保留與其電解質材料相關的知識產權。該材料將在寶馬的電池生產線投產后供應給寶馬。
日企開發出圓柱形固態電池，用于新能源汽車之外領域
而在固態電池技術方面一直自以為豪的日本企業，近日也有重大消息。
1月6日，據《日經中文網》報道，日本大型電池企業麥克賽爾(Maxell)開發出了圓柱形全固態電池，其容量達到200毫安時，是傳統的陶瓷封裝型(方形)容量的25倍。新電池具有耐熱性強、壽命長的特點，而且抗沖擊性好，被認為可以當作主電源使用。
圖片來源：日經中文網
從具體的型號來看，此次開發的“PSB23280”型號產品，直徑約23毫米、高約27毫米，可根據企業客戶的要求調整尺寸及輸出功率。樣品最早于2024年1月出貨，以探索市場對于在惡劣環境下使用電池的需求大小。
在固態電解質材料上，麥克賽爾采用了容易實現大容量化的“硫化物系”材料。
實際上，早在2019年，麥克賽爾就開發出了硬幣形的全固態電池產品，2021年公司又開發出了方形全固態電池產品。方形全固態電池已于2023年6月實現量產。
對于全固態電池來說，重要的是如何提高密封性。方形產品采用了陶瓷制成的容器，但電池體積難以大型化。因此，麥克賽爾推進了圓柱形電池的研發。
除了擅長的材料技術外，麥克賽爾還開發出與傳統產品密封度相當的不銹鋼容器，還調整了電極結構，以便實現高密度填充。通過在側面加入凹陷等創新，使圓柱形產品更能抵抗沖擊。
由于容量大幅增加，使得電池在新能源汽車之外發揮更多的用途，可作為主電源使用，也能適合周圍溫度較高或無法頻繁更換電池等惡劣環境。例如用于工廠設備、基礎設施及輪胎等狀態監控傳感器的電源。
據介紹，麥克賽爾計劃在2030年度實現全固態電池整體300億日元的銷售額。2023年11月，麥克賽爾的全固態電池已被尼康的工業機械用傳感器采用等，訂單正在增加。
顛覆性技術能否讓鋰電行業重振龍威?
就在上周五A股收盤，煤炭企業代表中國神華市值超越動力電池龍頭寧德時代。一時間，“新舊能源”之爭的唏噓感嘆在公共平臺上此起彼伏。
不容否認，2023年，對鋰電新能源行業來說是五味雜陳的一年。全行業從材料端到電池端產能過剩成為不爭的事實，行業景氣度指標電池級碳酸鋰一年之內從近60萬元/噸跌至約9萬元/噸，行業龍頭寧德時代一年之內市值蒸發近6000億元幾乎落下神壇，展望未來，還有什么刺激性因素能夠讓萎靡的鋰電新能源身軀一震?
就在寧德時代市值被神華超越的當天，真理研究創始人墨柯對媒體表示，鋰電行業當下的困境主要是產能過剩。下一代技術會讓市場再次進入發展的快車道。
而中科院院士歐陽明高去年也在多個場合表示，顛覆性技術可能就是全固態電池。
1991年索尼集團在世界上首次將鋰離子電池實現了商業化。隨著“便攜式(portable)”一詞流行，鋰電池在手機等小型設備上得到普及，隨后擴展到汽車領域，各類企業參與進來，性能飛躍式提高。
在鋰離子電池中，鋰離子經由液體電解質從負極移動到正極，由此產生電流。全固態電池原理與之相同。理論上，固態電池的能量密度是鐵鋰電池的2倍，且固態電池還擁有耐高溫、抗穿刺的超高安全性，以及寬溫域工作窗口等眾多優點。
例如在安全性上，使用可燃性液體的鋰離子電池，一旦起火就會發生劇烈燃燒。全固態電池則使用不易燃燒的材料，提高了設計自由度，也使得小型化和輕量化成為可能。
然而，當電解質全部為固體時，離子就很難通過粒子與粒子之間的邊界部位，這是一個問題。
不僅如此，全固態電池的普及，離不開高性能、便宜、容易制造的固態電解質材料。目前，以硫化物為代表的固態電解質在提高性能和耐用性方面已經有了一定改善，但仍在發展中。但當下全固態電池的制造成本是鋰離子電池的4—25倍，不僅如此，由于無法使用現有的生產設備，尋找低成本的制造方法也很重要。
在中國國內，寧德時代、中創新航、贛鋒鋰業、國軒高科、孚能科技等電池企業，廣汽埃安、長安汽車等也都在固態電池領域有所布局。根據Wind數據不完全統計，從國內各鋰電企業公布的規劃來看，全固態電池量產時間在2026年左右。
具體到各企業而言，寧德時代日前在互動平臺表示，公司致力于解決固態電池的各種工程技術難題，并擁有大量技術儲備。當前公司的凝聚態電池比固態電池可更快實現量產，并且能夠實現高比能與高安全。
去年上海車展上，寧德時代發布了能量密度高達500 Wh/kg的凝聚態電池，并宣布車規級凝聚態電池將在年底實現量產，但目前公司并沒有相關量產信息公布。
廣汽埃安則在去年年末表示，將會在2026年實現全固態電池的量產裝車，首發高端品牌昊鉑。長安汽車計劃2027年之前推動重量能量密度達到350-500Wh/kg、體積能量密度750—1000Wh/L的全固態電池，并逐步量產應用，2030年實現全面普及。
英國調查公司IDTechEx估算稱，到2033年全固態電池的全球市場規模將達到80億美元。
2024，鋰電行業仍然雪厚坡長。“大家知道電池技術有一個創新的周期，這一代的鋰離子動力電池從2000年開始，我們關注最大的問題是電池的動力化，從手機電池變成動力電池，這中間的核心問題是安全耐用。現在行業已經非常龐大，行業內卷產能過剩，我們認為行業的新趨勢是數字化轉型，利用智能化來提質增效。”在去年年末的上海國際動力電池應用峰會上，歐陽明高如是坦言。
歐陽明高進一步補充，“同時下一代轉型可能是材料換代，我們預計2030年全固態電池會產業化，當然全固態電池進入之后也需要30年才可能替代現有的鋰離子電池。”
對于這樣一個被各方寄予厚望的技術，如何加快推進?歐陽明高也建議，“全固態電池受到國內外極大的關注，但現在國內的研發力量比較分散，大家各自做有重復，而且成本比較高，所以我們要協同。”
來源：澎湃新聞
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