资讯

三元锂时代终结 固态电池将全面接管电动车?

作者: 来源:汽车大事记V 时间:2019-10-17

[摘要]三元锂电池时代似乎难逃走向终结的命运,能量密度更高、更安全的固态电池,正在加快步伐取代三元锂电池,隐有全面接管电动车之势。 而这,会成为中国动力电池产业真正实现弯道超车的契机吗?

当我们举国为NBA事件群情激昂时,2019年诺贝尔化学奖颁给了锂电池,美国、日本的三位科学家分别获此殊荣。


而中国,作为全球最大锂电池市场,拥有动力电池出货量前十企业的数量最多,却与这些荣誉丝毫没有关联。


这个事实再一次告诉我们,中国是锂电池大国,却不是锂电池强国。


更糟糕的是,靠着补贴政策和“白名单”迅速上位的三元锂电池,如今却面临着能量密度和安全性这两座无法逾越的大山,发展后劲不足,出师未捷身先衰。


三元锂电池时代似乎难逃走向终结的命运,能量密度更高、更安全的固态电池,正在加快步伐取代三元锂电池,隐有全面接管电动车之势。


而这,会成为中国动力电池产业真正实现弯道超车的契机吗?


三元锂电池的起与落


从日本一家独大到日韩两国争霸,再到中日韩三国杀,中国锂电池产业的崛起是一个励志的故事。


锂电池的正极材料有很多种,包括磷酸铁锂、三元锂、锰酸锂、钴酸锂、钛酸锂等等,磷酸铁锂电池曾是中国新能源汽车市场的主流。


为扶持新能源汽车而生的补贴政策,彻底改变了这一局面。


不断变化调整的补贴政策对电池能量密度提出的要求越来越高,能量密度最高能达到330Wh/kg的三元锂电池,成功将只有100Wh/kg左右的磷酸铁锂电池踩在脚下,从此奠定了三元锂称霸乘用车、磷酸铁锂蜗居客车的格局。


从市场规模和体量和产业链来看,以三元锂为主要技术路线的中国动力电池产业无疑是成功的。


从2015年起,中国连续四年成为全球最大新能源汽车市场,作为电动车“心脏”的动力电池,因此一荣俱荣。


坐拥政策、市场两大优势的中国锂电池产业,自2015年起超过日韩跃居全球首位,目前已经承包了全球70%以上的动力电池产能,形成了全球最为完善的锂电池产业链,催生了以宁德时代为首的一批龙头企业,2018年全球动力电池出货量前十的企业,中国就占了七席。


市场虽大,产业链虽完善,头部企业虽强,但中国却不是锂电池强国。


相比日韩,我们差在哪?


首先是技术水平和制造工艺,中国并不占优,跟日韩电池产业相比还存在较大的差距,钴酸锂、磷酸铁锂和三元锂的核心技术都掌握在日韩手里。尤其是日本,其主打高端市场的领先技术,是中国短期内难以超越的。


此外,我国动力电池市场两极分化明显,高端优质产品供不应求,低端产品销售困难,结构性产能过剩现象严重制约动力电池产业做大做强。


中国锂电池产业的突飞猛进,很大程度是受益于“白名单”的保护,随着“白名单”废除和补贴退坡,三星SDI、LG化学、松下、SK等外来巨头重新加入战局,给我国动力电池企业带来巨大的压力。


固态电池才是电动车救星?


今年以来,特斯拉、蔚来、比亚迪、威马电动车的多起自燃事故,将三元锂动力电池推上了风口浪尖——这些起火车辆,装配三元锂电池的占了绝大多数。


“无论从化学结构还是电池结构来讲,三元材料都非常容易发热,如果不能把热量及时传导出去,电池就有爆炸的风险。”有专家一针见血指出,在现阶段,三元锂电池的安全可靠性还没有妥善的解决办法。


锂电池在充放电过程中极易发生事故,今年密集出现的电动车着火事故,大部分都发生在车辆充电过程中或者刚刚结束充电后,这导致消费者对三元锂电池安全性的担忧与日俱增。


另一方面,能量密度天花板也是三元锂电池的一个致命伤。


动力电池的能量密度决定了车辆的续航里程。目前,高镍的NCM811(NCM即镍钴锰)是三元锂电池的重点突破方向,但目前已现技术瓶颈,即使是量产电动车中能量密度最高的21700 NCA三元锂电池电芯(特斯拉使用),也只有260Wh/kg。业界认为,300Wh/kg将是三元锂电池难以跨越的鸿沟。


三元锂已黔驴技穷,动力电池的发展瓶颈要如何突破?


号称能将续航里程提至800公里、几十秒就能充满电的固态电池,让人们看到了希望。


能量密度高是固态电池的最大特点。当前的全固态锂电池,能量密度约在400Wh/Kg左右,最大潜力值预计可达900 Wh/Kg,体积重量也比液态的三元锂电池更小更轻,这使得采用固态电池的车辆拥有更长的续航里程,并且可以轻松实现车身的轻量化。


重要的是,固态电池比液态电池安全多了。由于固态电池的电极和电解质都由固态物质制成,固态电解质不可燃、不漏液,即使在高温情况下也不会着火,搭载全固态锂电池的汽车自燃概率自然大大降低。


因着这两个优势,固态电池堪称电动车的救星。


2021年或在国内落地应用


既然这么神奇好用,市面上的电动车为何不使用固态电池?原因出在技术和成本太高。


技术方面,目前的固态电解质电阻太大,尚未找到既能兼顾高倍率又能快充的的物质做电解质。此外,固态电解质的导电率、内阻界面阻抗及相容性也存在问题,这导致固态电池短时间内无法应用于市场。


成本方面,性能良好的材料非常昂贵,这导致固态电池的成本远高于三元锂电池,阻挡了固态电池量产使用的脚步。家电巨头戴森及时止损不再造车,就与其所使用的固态电池成本太高不无关系。


即使有上述两大短板掣肘,也不妨碍固态电池被普遍认为是下一代动力电池研发方向的趋势。


目前,在固态电池研究领域最有话语权的是日本。


日本最大公立研究组织——新能源产业技术综合开发机构(NEDO),在2008年发布的电池研发路线图中明确指出,要将固态电池作为未来新一代电池的发展方向。同一年,日本车企协同38家单位机构成立研发同盟,多方合力,计划在2022年掌握核心技术。


日本车企对固态电池的技术规划及应用进度是最快的,其中丰田已经对外展示了处于试制阶段的固态电池样品,计划于2020年正式用固态电池取代液态电池。


除了日本日产,全球多个车企也在积极部署固态电池的相关研发工作。宝马、福特选择与美国电池技术公司SolidPower合作,其中福特更是对该公司进行投资,以强化研发协同效果;现代汽车则投资美国初创企业Ionic Materials,计划在2025年实现应用固态电池电动车的量产。


国内不少新旧造车势力,也在加强对固态电池的布局和研发。新势力中,蔚来、爱驰、天际表现得最为积极,先后与辉能科技达成固态电池业务方面的合作。旧势力的长安、广汽传祺、长城、北汽、吉利也有所动作,如长城汽车能量密度达350~500Wh/kg的固态电池,计划在2025年应用于量产车上;北汽集团2025年前上市的新车有望搭载400Wh/kg的固态电池。


从这些车企的布局来看,从2021年开始,固态电池将在国内落地应用,电池能量密度在300-500Wh/kg,主要搭载于少量高端电动车;2025年左右,固态电池将逐步实现商业化,真正在全球范围内普及。


对电动车生产企业和动力电池企业来说,这是最好的时期,也是最坏的时期。真正实现弯道超车,或将在此一举。

 

 

转载请注明出处。

1.本站遵循行业规范,任何转载的稿件都会明确标注作者和来源;2.本站的原创文章,请转载时务必注明文章作者和来源,不尊重原创的行为我们将追究责任;3.作者投稿可能会经我们编辑修改或补充。

上海时时乐开奖 秒速时时彩 秒速快3 平安彩票是真的吗 全球彩票开户 澳洲幸运10开奖结果 贵州快3走势 极速飞艇 欢乐城彩票平台 秒速时时彩