■ 随着全球电动汽车电池市场的不断扩大，中国的主导地位稳步增
强近年来，电动汽车和储能市场的快速增长带动了对锂离子电池的强劲需求。数据显示，2023年锂电池总出货量首次突破1太瓦时（TWh），市场规模较2015年增长超过10倍，电动汽车电池出货量占普通电池出货量的70%以上。
随着电动汽车和储能市场的持续增长，对锂电池的需求将进一步扩大，预计到2027年，全球锂电池出货量将超过3,200 GWh。
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■ 下一代电池技术崭露头角
2024年1月，大众汽车的电池子公司PowerCo宣布，其合作伙伴QuantumScape已成功通过其首批固态电池的耐久性测试，实现超过1000次的充放电循环，同时保持超过95%的容量。
此外，2023年9月，另一家位于美国的固态电池上市公司Solid Power宣布，其首批A-1固态电池样品已正式交付给宝马进行汽车验证测试。宝马计划到2025年推出基于Solid Power固态电池技术的首款原型车。
去年，丰田多次表示，计划在2027年至2028年实现固态电池技术的商业化。
■ 全固态电池（ASSB）技术是否有可能颠覆液态电池技术吗？
在传统液态锂电池的充放电过程中，电极表面很容易发生副反应。例如，阳极电极表面形成的锂枝晶很容易穿透隔膜，造成阴极和阳极电极之间短路，导致电池起火。
此外，液态电解质是一种易燃物质，因此液态电池在高温条件下或受到外部冲击导致短路时容易起火和爆炸。因此，液态电池在安全性方面面临着巨大挑战。与液态锂电池相比，ASSB 的电解质是固体，不易挥发或燃烧。同时，固态电解质温度稳定，不易分解，安全性高。此外，固态电解质具有更好的稳定性和机械性能，可有效抑制锂枝晶，从而提高电池的安全性。
另一方面，传统的液态锂电池由于电化学窗口狭窄以及液态电解质与电极材料之间的副反应，在材料选择上受到限制。而固态电解质的电化学窗口更宽，副反应更少，因此固态电池可使用的电极材料范围更广。
固态电池能使用能量密度更高的活性材料，例如，基于金属锂阳极的固态电池的能量密度可超过500 Wh/kg，而液态锂电池的理论能量密度极限为350 Wh/kg。目前，传统的液态锂电池已接近其理论能量密度极限，进一步改进的空间很小。
此外，ASSB还具有更好的温度适应性（-30至100°C）和高功率特性，有助于改善电动汽车电池的工作温度范围和快速充电性能。
同时，ASSB的整体重量比液态锂电池轻，更简化的电池组装过程。鉴于其出色的性能，ASSB确实有可能彻底改变液态锂电池。ASSB目前仍面临一系列技术挑战，包括电解质材料的批量制备、固体材料之间的界面稳定性/副作用，以及电池制备工艺、生产设备等方面技术障碍的突破，因此尚未实现大规模生产。
尽管如此，得益于日本、韩国、欧洲和美国等全球各国的重视和投资，ASSB已经取得了重要进展，并有望在3-5年内实现大规模生产。
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■ 中国在全固态电池市场竞争中会被超越吗？
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根据固态电解质技术路线的不同，ASSB可分为聚合物固态电池、氧化物固态电池、卤化物固态电池和硫化物固态电池四种类型。这些技术路线各有优缺点。目前，日本和韩国主要选择硫化物作为主要技术路线。
从全球主要地区ASSB的发展进程来看，日本在研发方面起步较早，在专利申请方面处于领先地位，积累了全球最多的固态电池专利技术。像丰田和日产这样的日本公司已明确表示，计划在2028年左右实现ASSB的大规模生产。
在韩国，主要的电池制造商如三星SDI、SK Innovation和LG Energy Solutions继续投资于研发。三星SDI在2023年完成了全固态电池试生产线（S-line）的建设，并计划在2027年实现大规模生产。
在美国，固态电池的发展主要由具有高度创新潜力的初创公司主导。像QuantumScape和Solid Power这样的公司已经拥有处于A样品阶段的全固态电池产品，而SES的锂金属固态电池已进入B样品阶段。其他美国公司，如Ampcera、Factorial Energy、24M Technologies和Ionic Materials，也在固态电池技术创新方面投入更多努力。
预计2028年将成为ASSB大规模生产的临界点。虽然中国目前是世界上最大的锂电池生产国，但在ASSB的专利布局方面，中国企业与国际企业仍有较大差距。
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此外，中国固态电池技术路线多样，主要集中在半固态/固液混合电池，其中半固态电池已实现小规模生产并在汽车上应用，但中国在ASSB方面的投入仍然不足，资源分散。这导致与国际先行者相比存在较大差距。
信息来源：TrendForce
版权归属：作者/译者/原载
