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    全固态电池产业化发展未来可期

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      近日,“中国全固态电池产学研协同创新平台”成立大会暨中国全固态电池创新发展高峰论坛在北京举行。来自主管部门、行业组织、企业、高校、科研机构以及金融与投资机构代表200余人参加会议。

      “十多年来,我国在新能源汽车领域一直处于全球领先地位,其中一个重要的原因是我国储能电池技术和产业发展方面的优势。”中国电动汽车百人会理事长陈清泰在会上表示,固态电池的突破带有很强的颠覆性,我国能否顺利闯过固态电池技术和量产的关口是确保我国实现汽车强国、保持全球领先地位的关键一战。因此,客观认识全固态电池的特征,有针对性地加大研发投入,是非常必要的。

      在会议现场,多位专家认为,全固态电池是动力电池重要的发展方向之一。

      动力电池产业发展迅速

      “我国新能源汽车已经进入了全面市场化拓展的新阶段。”全国政协常委、经济委员会副主任苗圩预计,原来制定的到2035年渗透率达到50%左右的目标有可能会提前10年实现,也就是到2025年或者2026年,新能源汽车在新车销量当中将达到一半以上。

      受新能源汽车快速增长拉动,我国动力电池产业发展迅速。

      1月11日,中国汽车动力电池产业创新联盟公布数据显示,2023年1-12月,我国动力电池累计装车量387.7GWh,累计同比增长31.6%。

      中国城市报记者注意到,2023年1—12月,国内动力电池企业装车量前五名分别为宁德时代、比亚迪、中创新航、亿纬锂能和国轩高科。

      动力电池产业在规模持续扩大的同时,产业技术水平也迅速提升。工信部装备工业一司副司长郭守刚指出,我国三元电池和磷酸铁锂电池能量密度分别达到300Wh/kg和190Wh/kg以上,在性能、成本、安全性等方面均达到国际领先水平。无模组电池包、电磁底盘一体化等新型成组技术不断涌现,低温环境自加热、热扩散安全管理等创新技术也加速突破应用。

      “此外,动力电池产业生态持续完善。我国建成了涵盖基础材料、电芯单体、电池系统、制造装备等在内的完整产业链体系,退役动力电池回收、梯次利用、材料再生等技术生态逐步完善。截止到去年11月,累计建设动力电池回收服务网点1万多个。”郭守刚说。

      全固态电池成行业“新宠”

      目前,中国在液态锂离子电池产业已经取得辉煌成就,近十年来动力电池能量密度提升3倍,成本下降80%以上,产量占全球份额近70%。

      值得关注的是,电池行业目前面临产能过剩、行业内卷两大挑战。中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高指出,一是电池成本不断下降,技术门槛较低,很多企业涌入;二是产品没有完全满足电动汽车客户的需求,比如350千瓦以上的超级快充如何在全寿命周期内不析锂、不影响寿命、不发生安全事故。

      为什么要研发全固态电池?“相较于液态锂离子电池,全固态电池具有更高的安全性、较强的循环寿命和更高的能量密度。”郭守刚表示,随着消费者对新能源汽车安全性能、续驶里程、使用条件等需求的持续增强,以全固态电池为代表的新一代动力电池成为全球动力电池产业未来发展的重要方向。

      欧阳明高也持相似观点。他认为,全固态电池是公认的下一代电池的首选方案之一,也是下一代电池技术竞争的关键制高点。

      在欧阳明高看来,我国需要跨越创新周期,迎接国际新一轮电池技术竞争。在全球范围内,现阶段固态电池主要以全固态电池为主导,其中硫化物电解质占据主导地位。我国固态电池技术路线呈现多元化特点,以固液混合为主要特点。半固态电池的特点是固液混合的电化学原理与液态锂离子电池相同,不属于颠覆性技术,是提升安全性的技术之一。半固态电池正在试装车,但是良品率、电池成本、充电倍率、循环寿命等问题还需要解决。

      与此同时,新能源车企竞相布局全固态电池产业,打响“竞速赛”。

      记者了解到,在2023年8月30日,上汽集团宣布与清陶(昆山)能源发展股份有限公司联合成立合资企业,致力于开发新一代固态电池产品。上汽集团与清陶能源协同实现全固态电池产业落地,计划在2026年完成全固态电池样车装车测试。”清陶(昆山)能源发展有限公司总经理、高级工程师李峥在论坛上表示,全固态电池要规模化量产,关键要看整车,整车企业的主动性和带动效应一定会带动整个产业链快速发展。未来希望固态电池成本能比现在的电池下降40%—50%,助力新能源汽车产业实现跨越式发展。

      不仅是上汽集团公布固态电池研发和产业化,2023年11月17日举行的广汽集团新闻发布会上,广汽埃安相关负责人称将于2026年实现全固态电池量产搭载,昊铂车型将率先采用。

      苗圩认为,中国主要的动力电池企业都在进行固态电池的研发,需要综合考虑技术先进性和经济可行性的平衡问题,就像磷酸铁锂电池虽然能量密度不如三元电池,但是这几年我国在电池工艺技术和结构上进行了一系列改进,磷酸铁锂电池占有率在逐年提升,现在已经远超过三元电池的装车量。

      加强全固态电池科研成果转化

      不过,全固态电池实现产业化仍需一定时间。

      重庆弗迪电池研究院有限公司副总经理孙华军认为,全固态电池在一些领域还没有真正实现产业化、变成商品化的产品,比如拓展应用到车上面,到2027年或者2030年可能会达到一定程度小规模的、小批量的产业化。

      作为下一代动力电池的重要技术路线,全固态电池正面临一系列技术和工程瓶颈。

      “全固态电池发展前景广阔,但是还有许多问题没有完全解决。”中国工程院院士、中国科学院物理研究所研究员陈立泉指出,为了提升全固态电池能量密度、倍率性能和循环寿命,不仅要关注全固态锂电池的基础科学问题,如新型电解质材料、界面改性和电池失效机制,也要重视全固态电池的关键技术问题,如电解质的批量生产制备技术、全固态电池一体化制备技术等。

      欧阳明高也认为全固态电池目前面临的挑战是巨大的。他表示,我国全固态电池产业化仍然面临一系列的科学难题,需要从关键材料、界面、复合电极、单体电池等不同层面进行解决。此外,全固态电池的研发目前认知还需统一、聚集力量、协调产学研,需要联合起来建立协同创新平台,共同突破全固态电池产业化的关键技术。

      郭守刚建议,全固态电池产业化发展需依靠产学研各方、上下游企业通力合作,以创新联合体、创新联盟等形式研究突破:一是要一体化布局基础研究和关键核心技术攻关,解决关键材料结构稳定性差、界面接触失效等关键技术卡点,为全固态电池发展扫清技术障碍。二是要补齐支撑技术和共性平台发展的短板,持续提升关键材料、成套生产设备工艺、标准测试体系等基础支撑能力,不断夯实全固态电池发展的基础。三是要持续优化应用环境,强化整车、电池企业创新主体地位和成果产出的引领作用,持续构建和谐共生的产业生态,加速全固态电池产业化应用。

      ■中国城市报记者朱俐娜

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