在新能源汽车销量旺盛的带动下,锂电池已经进入快速发展期,但随着安全性和能量密度等性能要求逐渐进入瓶颈,固态电池的优势弥补赢得了更多动力电池厂商的青睐。据报道,日本丰田汽车公司和日本出光兴产石油公司10月12日宣布达成协议合作量产全固态电池,计划将在2027-2028年实现全固态电池的商业化量产。这是否会对我国高涨的液态锂电池构成威胁呢?
目前,日本企业在固态电池领域提前布局并已有明显进展。今年上半年举办的东京国际动力电池展也有固态电池产业链相关产品的展出,可以说明已经具备初步的产业化条件。
在此之前,尽管日本固态电池产业化计划多次推迟,但根据实际情况来看,这一次的落地计划属实,国内动力电池企业应给予重视,而且要对硫化物固态电解质技术路线给予更多重视。主要由于硫离子与氧离子相比,其电负性更低,对锂离子的束缚更小,同时硫离子半径大,使晶体结构中锂离子的传输通道更宽,有利于锂离子的移动。
同时,日本的全固态电池尚处于产业化孵化阶段,安全性、经济性、耐久性等仍有待考验,尤其是制造成本在量产之前将大大高于液态电池,所以固态电池还未表现出完全替代液态电池的态势。从科学理性的角度来看,固态电池应是液态电池安全性、能量密度等性能的补充,而不是完全的取代和颠覆。事实上,日本业内仍未停止对液态电池的研究开发与销售。
其次,在宁德时代、比亚迪、国轩高科等龙头企业的引领下,国内液态锂电池优势凸显。随着“刀片电池”、“麒麟电池”、“神行超充电池”的商业推出,安全性、续航力、低温性等短板已经被逐步完善。随着产业生态的扩大,成本将逐渐下降。在中短期内,液态锂离子电池将仍是动力电池的主流技术路线。
但从另一方面来看,固态电池的核心材料为固态电解质,不像液态电池存在资源、技术等壁垒。2023年1-8月,国内动力电池产量为419.70GWh,同比增长34.83%,以现有的体量和研发投入,即使暂时被赶超,也有可能实现反超。
我国厂商需充分利用国内体制优势和产业优势,组织开展固态电池及先进电池基础技术的研究。
第一,我国基础研究同欧美国家相比,仍存在上升的空间,作为科技大国应投放资源聚焦在基础研究上面;第二,在动力电池基础研究方面,应秉持“吃着碗里的,看着锅里的”理念,进一步巩固产业优势;第三,多样化布局技术路线,包括聚合物、氧化物、有机-无机复合、硫化物等,设置多重技术壁垒。
与此同时,还要发挥体制优势,在产业链上下游开展全面化、系统化研究。
我国动力电池经历了从无到有、从有到多、从多到优的阶段,在相关的落后产业领域,不断追赶国际先进水平已经有了较为丰富的经验;然而对于具备优势的产业,如何守住“城池”,保持自身优势则缺乏经验。具体可以从战略顶层设计、基础科学技术、资源规划、产业融合发展及知识产权体系建设等入手。
随着消费者对于新能源汽车续航里程和安全性等方面要求的不断提升,对于高能量密度和高安全性锂离子电池的需求也日益迫切。在现有材料和结构体系下液态锂离子电池能量密度提升遭遇瓶颈,固态电池使用的固态电解质不易燃、耐高温、无腐蚀,有望改善锂离子电池本征安全性,形成良好的优势补充。
我国产业规模和创新技术在全球居首位,日本固态电池产业化推进在中短期内不会形成威胁,但政府和锂电产业链相关企业仍要高度保持警惕,要充分利用国内体制、产业等优势,对固态电池产业链进行系统性研究,以保持国内动力电池产业的国际化先进水平。