固态电池越来越近,当前进展如何?

05 07月 2021

2021-07-05 08:38

当前，新能源车的巨大发展空间给动力电池行业带来了很大的增长动力，也使得锂电池产业链相关公司的股票持续上涨，如锂电池龙头宁德时代市值已经突破了1万亿人民币，成为了名副其实的创业板老大，第二名迈瑞医疗市值还不到6000亿人民币。

不过，锂电池龙头也不是能够高枕无忧的，除了竞争者之外，下一代技术路线——固态电池也将会对行业产生颠覆性的影响。年初蔚来公布的150kWh的固态电池吓了市场一大跳，锂电池产业链一片大跌，但是其固态电池实际上是半固态电池，仍然要使用到电解液，对行业影响有限，产业链公司股价在经历短暂的波动后就又继续"接着奏乐接着舞"了。

固态电池越来越近，也许某个时间点会对行业产生转折性的影响。如宁德时代就有相关的研发，但是进度相对较慢，根据其公开的信息，宁德时代在2016年开始对固态电池的研发，同时走聚合物和硫化物路线，目前研发出的聚合物锂金属固态电池能量密度为300Wh/kg，可实现300周循环，预计到2030年才能实现规模化。

不过，有些厂商的进度已经很快了，其中，辉能科技计划今年实现量产，江苏清陶2020年投产了一期1GWh的固态电池产线等等。目前主要的厂商情况和进度如下：

辉能科技

辉能科技使用抗压的LCB ( Lithium Ceramic Battery )固态陶瓷电解质生产固态电池，2018年其电池内阻降至锂离子电池的七成，固态陶瓷电解质还有高度耐热性，具有良好的化学稳定性，不会熔化、溶解；到350 ° C高温不会热失控(爆炸) ，低温也不会盐析出，在3~10秒200~260 ° C的高温下还可以继续做动(而一般聚合物锂电池到120~150 ° C时会熔化、溶解；不耐高温；低温时会盐析出) 。因此，固态锂陶瓷电池LCB极度安全，即使遭受到外力撞击、死折、刺穿、或5小时250 ° C的烘烤，LCB都不会起火或爆炸。

辉能科技创造了MAB多轴向双极电池包技术，在这个电池包内看不到普遍定义的电池芯，而是透过双极电池技术直接堆叠极片来进行串并联，且在电芯阶段就自带散热功能，省去大量无法提供电量的线材、封装与散热材，精简BMS (电池管理系统)设计。在Pack阶段，可以大幅提升总成组效率，同时拉升能量密度并降低成本，使Pack体积得以缩小至传统Pack的五成、成本降至七成，电动车的行驶距离将有机会达到倍数增长。该电池pack方案获得了美国CES创新奖与美国爱迪生奖金奖(科技界的奥斯卡)。

2019年辉能科技与蔚来、爱驰等新能源汽车主机厂签署战略合作协议，2020年完成D轮融资，一汽参投，2021年公司与越南企业集团Vingroup JSC成立合资企业，计划在越南生产固态电池。2021年4月，辉能科技凭借ASM独家电池安全技术ASM ( Active Safety Mechanism )获得爱迪生铜奖。辉能科技2021年计划通过SPAC上市。

江苏清陶

清陶能源是清华大学南策文院士团队领衔创办的高新技术企业，是国内固态锂电池产业化的领跑者，其开发的固态电池能量密度可达400Wh/kg以上，已在特种电源、高端数码等领域成功应用，在新能源汽车领域先行先试。

宜春清陶计划总投资55亿元，建设年产10 GWh固态锂电池生产基地。其中，项目一期投资5.5亿元人民币，占地面积约100亩，建筑面积约38000平方米，建设年产1GWh固态锂电池生产基地，2020年已正式投产；二期将进一步增加投资，扩大产能。2020年7月，一辆搭载清陶固态电池系统的纯电动样车在北汽新能源完成调试，成功下线。这台样车是国内首次公开的可行驶的固态电池样车。此次搭载苏州清陶生产的第I代固态电池系统，在系统能量密度、-5 ℃工况放电能量保持率、充放电能量效率、0%-80%SOC快充时间等指标上已经优于常规设计的液态三元电池，已经初具量产可行性。

卫蓝新能源

北京卫蓝新能源公司成立于2016年，专注于混合固液电解质锂离子电池与全固态锂电池研发与生产，是中国科学院物理研究所清洁能源实验室固态电池技术的唯一产业化平台。公司总部位于北京，在北京房山、江苏溧阳和浙江湖州拥有3大生产基地。2018年公司固态电池能量密度到了300Wh/kg，并且进行了样车的试验，2019年在溧阳成立了生产基地，目前固态电池产品已经供给无人机使用，电池安全性已通过测试。它的原材料包括硅碳负极都在批量的生产，同时固态电池所需要的涂固态电解质材料的隔膜也可以批量生产。目前，卫蓝新能源旗下全固态电池产品的产能达到了0.2GWh，将在2021年建成1Gwh产线，预计2026年后，将形成20GWh的产量。卫蓝新能源的固态电池采用氧化物固态电解质。

赣锋锂业

公司在2016年开始研发固态电池，目前，公司第一代混合固液电解质电池产品已通过多项第三方安全测试和多家客户送样测试，能量密度达235~280Wh/kg，目前第一代固态电池做了中试线，设计产能为0.3GWH。第二代固态锂电池基于高镍三元正极、含金属锂负极材料，基于自主研发固态隔膜材料构建2Ah-10Ah全固态电池样品，能量密度可达350Wh/kg(G2代)，并可稳定循环>300次和能量密度可达400Wh/kg(G2+代)。赣锋使用的电解质是自主发明的"polymer-in-ceramics"类型弹性特质的无机-聚合物复合固态柔性电解质膜，并采用双向差异化界面设计和叠层—辊压—加热一体化工艺制备柔性固态电池。

公司2020年10月公告，拟以自有资金不超过30亿元建设高端聚合物锂电池研发及生产基地建设项目。公司将积极推进固态电池量产装车事项。

丰田

丰田在2008年与初创公司Ilika合作研发固态电池，2017年宣布与松下合作，2020年宣布与松下成立固态电池合资公司，2021年公司宣布将在今年推出一款颠覆性的固态电池，该电池可提供500公里续航，10分钟内就可以从空电充到满电，并且具有极小的安全隐患。丰田走的是硫化物固态电解质技术路线，有望在2022年推出搭载固态电池的车型，并于2025年实现规模化量产。

三星

2017年三星展出固态电池。2018年11月，韩国三大电池企业LG化学、三星SDI和SKI组成联盟，共同开发包括固态电池的下一代电池核心技术。2019年4月，三星、福特联合投资了美国固态电池初创公司Solid Power，并宣布与Solid Power正式达成合作，研发下一代电动汽车全固态电池。2020年3月三星发布了其固态电池研发的最新成果，其固态电解质为硫化物，负极采用超薄银碳负极，能量密度达900Wh/L，循环寿命超过1000周，续航达800公里。

Solid Power

Solid Power是一家固态电池初创公司，成立于2012年，最初得到美国科罗拉多大学博尔德分校及国防高级研究计划局的资助，公司先后得到福特、三星、宝马、沃尔沃等知名公司的投资。2020年第三季度，公司中试线电池和固体电解质均已得到多家汽车OEM合作伙伴和一流电池供应商的成功验证。根据计划，宝马和福特分别将在2022年向Solid Power采购试验车的固态电池。

Solid Power的ASSB固态电池采用硫化物电解质，具备不可燃的特性，相较于锂离子电池能量密度提升50%；其使用的金属锂阳极是石墨阳极的10倍。其固态电池能量密度达320Wh/kg。

SES

SolidEnergy Solutions ( SES )成立于2012年波士顿，由麻省理工博士后胡启朝创立，麻省固能(SES上海)公司成立于2018年8月上海，目前正处于组建、结构布局以及建厂施工阶段。SES是世界第一个证明实用性锂金属可以达到480Wh/kg和1000Wh/L并得到第三方验证，在波士顿建立世界第一个锂金属电池研发中式线。SES使用的是聚合物电解质材料。

2021年3月SES与通用汽车达成合作，双方计划在SES的工厂内建立一条生产线，并且在2023年之前推出原型电池。

QS已经通过SPAC在美股实现上市，目前在筹建QS-0工厂计划生产用于装车测试的固态电池原型电池，大规模商业化则要等到2026年。