固态电池路向何方?| 固态电池产业报告(2022版)
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固态电池是对液态电池的改良,更是锂电池行业的未来发展方向。同时,随着新能源锂电池行业在全球的快速发展,固态电池愈发受到关注,全球主流车企纷纷投资入股固态电池初创企业寻求合作,国内也频频传来半固态电池装车的消息。
盖世汽车研究院也密切关注固态电池产业发展趋势,从政策、市场和产品技术等多个维度对产业开展了跟踪分析,希望给行业中的您带来一点收获和思考。
本报告从与液态电池的差异比较、政策、市场、技术四个角度对固态电池行业的现状以及未来发展趋势进行梳理,得到了如下核心观点:
报告分为4个部分
第一部分是研究背景,包含固态电池材料构成、核心优势、成本结构和产业链介绍;
第二部分是发展现状分析,重点分析了国内外政策、车企与电池厂的合作现状以及固态电池产业化面临的主要挑战;
第三部分是未来发展趋势分析,重点分析了总体技术趋势、正极材料发展趋势、负极材料发展趋势、固态电池企业的量产时间规划;
第四部分是对重点企业的最新布局与产品规划做展示,包括国轩高科、清陶能源、Blue Solutions与Solid Energy Systems。
从差异比较来看,在诸多核心指标方面,固态电池更具有相对优势,能够更好满足消费者需求,缓解消费者的用车焦虑。续航里程方面来看,固态电池的电压是5V ,高于液态电池的4.3V,因此可以匹配能量密度更高的高电压正极材料,使得能量密度显著提升至400Wh/kg以上,同时固态电池不存在低温状态亏电问题,能够满足车主低温天气状态下的用车需求,进而有效缓解消费者的续航里程焦虑。安全性方面来看,液态电解液易燃、易漏、易挥发、易产生锂枝晶,带来巨大的安全隐患;采用固态电解质之后,可以有效抑制锂枝晶的生长,即便隔膜刺穿,电解质也不会泄露、挥发,安全性得到大幅提升,从而有效缓解消费者的安全焦虑。充电速度方面,固态电池因使用锂金属负极,充电速度大幅度提升,同时也不用担心固态电解质会与锂金属产生剧烈反应,可以实现10分钟内快充快放的功能,有效缓解消费者的充电焦虑。成本方面,固态电解质有利于电池进行卷对卷大规模加工,从而有望降低生产成本。此外,固态电池的循环寿命更长,可以进行柔性加工,可以制成薄膜电池和柔性电池,在智能可穿戴设备、智能硬件方面具有广阔的应用前景。
从政策背景来看,中美欧日韩为确保下一阶段动力电池技术的领先地位,纷纷绕新材料体系、能量密度和循环寿命提高和成本降低先后制定了面向未来的动力电池产业规划,以期掌握未来的主导权。如中国在·《中国制造2025》中提出到2025年电池能量密度达到400Wh/kg,到2030年电池能量密度达到500Wh/kg;德国提出2030年电池单体能量密度达到400Wh/kg,循环次数达到2000次;日本在RISING-2计划中也提出到2030年电池单体能量密度达到500Wh/kg。固态电池作为未来锂电池重要的发展方向,更是受到中美欧日韩政府的重视,其中欧美国家采取拨款助力固态电池研发;日韩则在政府部门指引下,各大企业抱团联合进行固态电池研发;中国政府也在加强政策引导,将固态电池列入重点研发专项,支持高校与科研机构在固态电池技术领域发挥引领作用。
从技术层面来看,固态电池的整体发展过程将经历由半固态过渡到准固态,最后实现全固态电池的整体商业化应用。目前部分企业已发布半固态电池,预计2025年之前半固态电池将实现量产装车,届时锂电池单体能量密度将达到400Wh/kg。2025年之后,接近全固态电池的准固态电池将逐渐走向量产装车。保守估计在2027~2030年这一时间段全固态电池将上市并完成大规模商业化应用。
从市场的角度来看,从长期来看,固态电池的主要应用场景与液态电池重叠,即消费电子、新能源汽车、储能。固态电池在突破产业化挑战之后将平稳快速增长,预测到2030年,中国固态电池出货量达251GWh,全球固态电池出货量将达500GWh。
最后,代表固态电池企业方面,主流固态电池企业纷纷与车企达成合作,且已发布半固态/固态电池的量产时间规划。以清陶能源为例,上汽多轮投资清陶能源并与其建立联合实验室,以期在固态电池前瞻技术领域取得合作。同时,清陶能源的360Wh/kg固态电池也已于2021年通过实车验证,即将迎来规模化量产,其长期规划的产品能量密度则超500Wh/kg。
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