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固态电池:新能源车产业链下一个大风口

据英国媒体22日报道,丰田执行副总裁兼首席技术官寺岛茂树(ShigekiTerashi)透露,丰田搭载最新固态电池技术的电动汽车将于2020年东京奥运会亮相。这款电动汽车将基于丰田e-Palette自动驾驶平台打造。因此,丰田有可能成为第一家将固态电池与自动驾驶技术共同呈现的车企。

不同于传统锂离子电池由有机液态电解质构成,固态电池是一种使用固体电极和固体电解质的电池,可避免发生化学反应及电池过热带来的风险。由于科学界认为锂离子电池已经到达极限,固态电池于近年被视为可以继承锂离子电池地位的电池。固态锂电池技术采用锂、钠制成的玻璃化合物为传导物质,取代以往锂电池的电解液,大大提升锂电池的能量密度。常规液态锂离子电池能量密度天花板在300Wh/kg左右,而全固态电池或可达500Wh/kg。

固态电池体积比传统电池小20%到30%,可有效减轻电池组重量,被视作彻底解决电动汽车续航里程焦虑的关键技术。

考虑到固态电池的广阔前景,众车企争相入局固态电池领域。除丰田之外,大众、宝马、福特、现代等跨国车企,也相继推出了固态电池量产时间表。

而奥运会作为全世界瞩目的重大活动,如果固态电池汽车能在其中扮演重要角色,对于这类新能源车普及将起到极其重要的推进作用。在氢燃料电池普及还存在一定困难的情况下,固态电池有望首先爆发。

固态电池的三大体系各有优势

其中聚合物电解质属于有机电解质,氧化物与硫化物属于无机陶瓷电解质。纵览全球固态电池企业,有初创公司,也不乏国际厂商,企业之间独踞山头信仰不同的电解质体系,未出现技术流动或融合的态势。

欧美企业偏好氧化物与聚合物体系,而日韩企业则更多致力于解决硫化物体系的产业化难题,其中以丰田、三星等巨头为代表。

全固态电池有望成为下一代商业化动力电池,海内外企业加速布局研发

募投项目中下一代电池研发方向包括氢燃料电池、锂空气电池和全固态电池,其中全固态电池最有望成为下一代商业化动力电池。

目前全固态电池尚处在研发早期,研发方向主要包括聚合物、氧化物和硫化物三大固态电解质的典型技术开发方向。

其中,聚合物固态锂金属电池的开发主要以Bolloré、宁德时代和东北师大为代表;氧化物锂金属固态电池的开发主要以美国橡树岭国家实验室,QuantumScape,Sakti3以及中科院等为代表;硫化物固态电池的开发主要以丰田、三星、本田以及宁德时代为代表,其中以丰田技术最为领先。

丰田的硫化物固态电池有望于2020年实现产业化。固态锂电池中,硫化物固态电池(锂硫电池)由于具有较高的能量密度和低廉的成本,有着巨大的开发潜力。丰田、三星、CATL、丰田等国内外企业均纷纷加速布局,这其中以丰田技术最为领先。

丰田在2010年就推出硫化物固态电池,2014年其实验原型能量密度达到400Wh/kg,截止到2017年初,丰田固态电池专利数量达到30件,远高于其他企业。丰田高管表示丰田或将在2020年实现硫化物固态电池的产业化,2025年实现量产。

国内企业CATL在硫化物固态电池方面相对领先,正加速开发纯电动汽车用的硫化物全固态锂金属电池。CATLIPO募投项目中的下一代电池就包括固态电池。根据NE时代报道,宁德时预计至少到2025年实现固态电池的量产。

参考SNE research的动力电池出货量预测,若固态电池能在2022年实现市场化并逐步提升渗透,到2025年固态电池在动力电池中的市场空间大约能达到60亿元左右。

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