固态电池(Solid State Battery)
行业概览
整车厂竞赛:几乎所有汽车整车厂都以不同的战略积极参与固态电池的竞争。
SSB内部研究(如丰田);
与SSB公司建立战略合作伙伴关系(如蔚来汽车与卫蓝);
直接投资一家(如宝马、福特、斯特兰提斯)或多家SSB公司(如奔驰、现代、起亚);
公开披露的混合战略,将内部开发与对其他公司(如本田)的投资相结合。
技术:
虽然聚合物已经达到了最高的成熟度,但对于使用何种电解质还没有达成共识。值得注意的是,采用半固态聚合物电解质来提高与正极的可加工性的趋势正在增长;
值得注意的是,亚太地区对硫化物SSB的重视程度很高。
时间线:
该领域的大部分创业公司成立于2010年至2016年之间,现在要么是上市,要么是处于投资后期阶段;
大多数玩家的开始生产(SOP)预计在2026年到2029年之间,少数乐观的例外是2024年。例如国内的卫蓝和清陶,分别在蔚来和智己上开始量产应用。其中关于智己固态电池的细节探究,可以查看智己首款固态电池,什么来头???。
固态电解质选择
固态电池不同于传统的锂离子电池,因为它们使用固体电解质。然而,对于固体电解质的首选化学性质尚未达成共识,因为每种类型都有不同的优点和缺点。最常用的两种电解质是:陶瓷(包括氧化物和硫化物);聚合物(固体、复合或凝胶;后者通常称为半固态电解质)。
良好的固态电解质的关键特性包括高离子电导率、牢固的电极-电解质界面、高热稳定性和电化学稳定性、抑制枝晶的能力、高可加工性和低 制造成本。
陶瓷电解质具有较高的离子导电性和机械强度,但界面性能较差。相比之下,有机聚合物具有良好的界面性能,但离子电导率低,机械强度低。
到目前为止,聚合物由于其优越的可加工性已经达到了更高的技术准备水平。
供应链和制造
负极生产:与锂离子相比差异显著,主要归因于锂金属箔的冷压工艺。值得注意的是,硅基负极的工艺更类似于传统的锂离子方法。
正极生产:对于氧化物和硫化物,正极经历了与传统锂离子类似的过程,但固体电解质颗粒需要混合在浆液中。此外,氧化物SSB需要昂贵的烧结步骤。另一方面,聚合物SSB需要挤出。
隔膜生产:在氧化物和硫化物固态电池中,隔膜的湿法加工与锂离子电池中采用的传统挤压工艺明显不同。
电芯装配:与锂离子电池不同,SSB不需要电解液填充和脱气,这是SSB的独特优势之一。
固态电池与液体电解质电池具有相同的组件,但由于固体电解质和负极材料的选择,在资源需求上有所不同。有两个主要的区别:在电解质中包含新的金属和增加的锂含量。
固态电池“大事件”
与2022年相比,2023年在固态电池领域的新投资和合作伙伴关系方面表现平平。SSB公司巩固了现有的合作伙伴关系,并在商业化的道路上部署了之前筹集的资金。对大多数人来说,投产仍是一个不断变化的目标。关于台湾辉能(ProLogium)的详细介绍,请见企示录:台湾辉能科技公司。
行业玩家
从全球固态电池产业的布局可以看到,欧美公司多倾向于聚合物和氧化物电解质,而亚太更偏爱硫化物。半固态布局相对平均,各地区都有涉猎。
产业投资
固态电池公司的投资可分为独家和多家两种。
其中,独家投资包括:ProLogium->Mercedes-Benz,QuantumScape->Volkswagen,Blue Current-> umicore,Svolt->Xiaomi。关于QuantumScape的细节介绍,可参考企示录:QuantumScape。
有趣的是Xiaomi和Huawei同时投资了卫蓝,看来后期两大生态在电动汽车领域会展开激烈的竞争。
(完结)