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公司中标宁德时代宜宾工厂废气处理工程
日期:2024/4/23 13:42:52 人气:272


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固态电池研发显著突破 宁德时代称量产商用仍存难点

2024年4月,中国在固态电池领域的研发取得了显著进展,引发了市场的广泛关注。中国船舶集团旗下风帆公司成功研制出首个轨道交通工程车用类固态电池系统,紧随其后,太蓝新能源宣布其“车规级全固态锂电池”取得重大突破。此外,上汽集团和广汽集团也分别宣布了固态电池量产的计划和技术发布,为固态电池技术的发展注入了新动力。

固态电池,作为下一代动力电池的有力竞争者,因其高能量密度和安全性而备受期待。然而,尽管市场热情高涨,固态电池的量产商用化仍面临不少挑战。宁德时代,作为全球领先的电池制造商,对此有着清醒的认识。
《中国经营报》记者在采访中了解到,宁德时代董事长曾毓群在业绩解读会上指出,固态电池在技术层面上仍需克服固态离子扩散的基础科学问题,商品化的道路仍然漫长。尽管如此,宁德时代并未放缓研发步伐,其凝聚态电池的能量密度已达到最高500Wh/kg。
该解读会上,宁德时代还分享了对下一代电池技术的深入分析。公司认为,前沿技术的落地需要经历三个阶段:技术路线、产品路线和商品路线。首先,必须确保技术理论上的可行性和实际的技术突破;其次,在产品化过程中,要确保生产制造的安全性、可靠性、一致性和质量;最后,产品必须具备市场竞争力,价格过高可能会影响销量。
资本市场引燃“固态电池”
近期,资本市场对固态电池领域的关注度持续升温。这一现象主要受到一系列技术突破和企业布局的推动。
特别是上汽集团与清陶能源共同开发的首代固态电池,其突出的性能指标引起了业界的广泛关注。这款电池不仅实现了“系统级零热失控”的安全性能,而且在单体能量密度上达到了368Wh/kg,相比传统的磷酸铁锂电池提升了一倍以上。在实际应用测试中,搭载这款电池的测试车辆最大续航里程能够达到1083公里,且仅需充电10分钟,便可增加400公里的行驶距离,这无疑是对新能源汽车续航能力的一大飞跃。
同时,众多车企也在积极布局固态电池领域,力图抓住这一技术革新的先机。例如,上汽集团旗下的智己汽车在上海发布了智己L6智能轿车,该车型是全球首款量产搭载“超快充固态电池”的汽车,标志着新能源汽车行业正式迈入“固态电池时代”。
太蓝新能源也在4月4日宣布其在固态电池技术上的重大进展,成功研发出单体容量120Ah、实测能量密度高达720Wh/kg的高能量密度固态锂金属电池。
广汽埃安旗下的昊铂品牌也不甘落后,在4月12日发布其“全固态”电池。这款电池采用了100%固态电解质,具备超高能量密度、强大的本征安全性能和宽广的使用温度范围,且已经准备好从实验室走向量产应用阶段。
业界分析机构认为,随着多家企业在固态电池性能提升和量产进度上的不断推进,固态电池的产业化进程有望得到加速。据GGI预测,到2024年,固态电池(包括半固态电池)的全年装机量有望超过5GWh,这将是一个重要的里程碑。
然而,固态电池的量产商用仍面临一些挑战。曾毓群在3月15日的业绩解读会上指出,固态电池在技术层面上仍需克服固态离子扩散的基本科学问题,距离真正的商品化尚有一段距离。此外,他在3月28日接受英国《金融时报》采访时也提到,电动汽车固态电池的商业化推广还有数年时间,且存在诸多困难,例如电池寿命短和车祸中破裂可能导致的风险等。
尽管存在这些挑战,但业内普遍认为全固态电池是下一代电池技术的优选方案,并预计在2030年前后能够实现广泛应用。中国科学院院士欧阳明高在中国电动汽车百人会论坛(2024)上表示,全固态电池有望在2030年左右实现产业化,这将是下一代电池技术竞争的关键制高点,有潜力带来颠覆性的变革。
实际上,全球多家知名企业已经在固态电池的研发和探索上投入了大量的资源。
三星SDI计划在2027年量产全固态电池;长安汽车预计到2030年推出包括液态、半固态和固态在内的8款自研电芯;广汽埃安计划在2026年实现全固态电池的量产装车;日产、丰田、宝马、大众和福特等也都制定了各自的固态电池发展计划。
宁德时代也在固态电池领域加大了投入,其凝聚态电池的能量密度最高可达500Wh/kg,并正在进行民用电动载人飞机项目的合作开发,执行航空级的标准与测试,以满足航空级的安全与质量要求。同时,宁德时代还将推出凝聚态电池的车规级应用版本,以进一步推动固态电池技术在新能源汽车领域的应用。
“三步走”推动固态电池落地
固态电池技术,作为一种新兴的能量存储解决方案,正逐渐成为电池行业的研究热点。与传统的锂离子电池相比,固态电池以其独特的优势吸引着全球科研机构和企业的关注。这些优势包括更高的能量密度、更快的充电速度,以及显著提升的安全性。然而,由于成本和技术障碍,固态电池尚未实现大规模商业化。
在上述业绩解读会上,在被问及下一代电池技术如何维持领先地位,宁德时代仍有着清晰的战略规划。
宁德时代方面表示,任何前沿技术的落地都需要经历三个阶段:技术路线、产品路线和商品路线。首先,必须确保技术理论上的可行性和实际的技术突破;其次,在产品制造阶段,要保证产品的安全性、可靠性、一致性和质量;最后,产品必须具备市场竞争力,即价格合理,能够被市场接受。
在固态电池的技术路线上,宁德时代方面提出了三种主要的技术路径:氧化物、硫化物和聚合物。尽管这些技术路径都取得了一定的进展,但仍有许多基础科学问题亟待解决。例如,固态电解质中的离子扩散速率通常低于液态电解质,且固态之间的接触问题也尚未得到有效解决。这些问题的解决是固态电池技术发展的关键。
宁德时代方面还提出了凝聚态电池的概念,这是一种介于液态和固态电池之间的技术。凝聚态电池采用半固态的胶质电解液,这种设计既保持了锂离子的传导功能,又通过降低流动性来提高电池的安全性能,从而避免了传统液态锂离子电池在过热时可能出现的热失控风险。
尽管凝聚态电池在技术上取得了一定的进展,但专家们普遍认为,与全固态电池相比,它在技术上仍有明显的差距。
知名战略定位专家詹军豪表示,宁德时代的凝聚态电池与全固态电池在技术上存在明显的差距。凝聚态电池虽然采用了固态电解质,但在某些关键方面,如电解质材料、电极结构等,仍未能完全达到全固态电池的标准。全固态电池在电解质和电极材料的选择、结构设计以及生产工艺等方面都有着更高的要求,以实现更高的能量密度、更好的安全性能和更长的使用寿命。
“专精特新”企业高质量发展促进工程执行主任袁帅也指出,宁德时代的凝聚态电池与全固态电池在技术上存在显著差异。凝聚态电池可能是一种介于液态和固态之间的中间状态,而全固态电池则完全消除了液态电解质。因此,凝聚态电池在某些性能上可能接近全固态电池,但在结构和原理上仍有所不同。
对于宁德时代而言,固态电池的研发和商业化应用是一项长期而艰巨的任务。
中国信息协会常务理事朱克力指出,目前,公司在固态电池技术研发方面面临的挑战包括提升固态电解质的离子电导率、降低界面电阻、控制材料成本和改进生产工艺等。
为了克服这些挑战,朱克力建议宁德时代加强与国内外高校、研究机构的合作,共同研发新型固态电解质材料。通过优化生产工艺和提高材料利用率来降低生产成本,从而推动固态电池的商业化进程。此外,宁德时代还可以寻求政府在政策和市场方面的支持,以加速固态电池技术的研发和推广。
“通过这些措施,宁德时代有望在固态电池领域取得突破,继续保持其在全球电池行业的领先地位。”朱克力表示。

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