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固态电池发展现状

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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)


来源:小明来电
化学汽车UM材料装配
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2024-07-26
最近编辑:4月前
小明来电
硕士 新能源干货,尽在小明来电~
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企示录:Amprius Technologies

在4月7日的锂电池化学体系SWOT分析-隔膜/负极篇中,笔者在介绍硅负极材料时曾经提到Amprius公司,今天就和大家详细聊一聊这家公司的来龙去脉。Amprius何许人也?Amprius Technologies成立于2008年,是一家领先的高比能和大功率锂离子电池制造商,生产业界已知能量密度最高的电池。该公司的商用SiMaxxTM电池可提供高达450 Wh/kg和1150 Wh/L的能量密度,第三方验证为500Wh/kg和1300 Wh/L。该公司总部位于加利福尼亚州弗里蒙特,在那里拥有一个研发实验室和一个兆瓦时规模的制造工厂,用于制造硅阳极和电池。为了满足客户需求,Amprius在科罗拉多州布莱顿签订了一份约774,000平方英尺的工厂租赁协议,并扩大了其产品组合,包括SiCoreTM平台。主要客户有空客,BAE系统和美国陆军等,产品多用于无人机和可穿戴设备。Amprius与SSOE以及Turner开展合作,保证电池工厂在设计和建造方面满足安全和环保要求。Amprius的产品思路是什么?硅负极锂电池的正极制造过程与石墨负极体系类似:正极材料经过搅拌、涂布、冷压形成极片。而负极需要使用硅纳米线在基底上生长的技术得到,Amprius自研的SIMAXX硅负极结构,可以实现允许100%硅纳米线体积膨胀,不需要粘合剂,石墨或任何非活性材料的功能。纳米线和硅孔隙之间的间距容纳了硅的体积膨胀和电子的直线传播路径。离子和电子的大多数导电路径导致高功率能力和快速充电速率。除此之外,Amprius还开发了SICORE硅负极结构,特性:从外到内独特的4层结构创新;弹性硅纳米结构内部高度各向同性;多层表面保护原位生长,提高锂离子传导速度。优势:减轻膨胀应力,减少表面副反应;延长循环寿命,提高高温稳定性;高速电荷传输和高速率性能。Amprius的产品性能如何?相比于传统石墨体系,Amprius的硅负极电池最高能量密度可以达到500Wh/kg,快充至80%SOC只需要6分钟,循环寿命最高可达1200次。SIMAXX可用于商用的电池共有3款,分别是能量型、功率型和二者兼顾型。SICORE可用于商用的电池共有2款,均属于能量型,能量密度较高的电池需要牺牲一部分放电深度和循环寿命。下图给出了Amprius的硅负极电池中,能量密度与持续放电倍率和脉冲放电倍率的关系。红色范围代表能量型电池,蓝色代表功率型。Amprius的生产能力如何?科罗拉多州因其战略地理位置、广泛的制造基础设施、显著的工厂产能潜力和全面的激励方案而被选中。工厂预计将配备先进的制造工艺和设备,生产美国设计的高性能锂离子电池,以服务于电动汽车市场。于2022年10月被选为从拜登政府的两党基础设施法中获得5000万美元成本分摊示范补助金的谈判奖励,以支持国内电池生产。该工厂设计产能为5GWh,占地面积77.5万平方英尺,预计第一批电芯下线时间为2025年。Amprius近况最新消息,Amprius Technologies已被AIBOT定点(AIBOT是开发载人和无人电动垂直起降(eVTOL)飞机解决方案的先驱),用于先进的空中运输,成为其值得信赖的电池合作伙伴。Amprius SiCoreTM电池将支持AIBOT的下一代aiEVTOL车辆,开创电动航空的新时代。这一战略伙伴关系凸显了两家公司在电动航空领域的创新和可持续发展的承诺。Amprius的SICORE电池以其高能量密度、功率和可靠性而闻名,将在AIBOT的eVTOL生态系统中发挥关键作用,该生态系统包括其重型航空货运eVTOL无人机和单飞行员、6座eVTOL空中出租车飞机。预计SICORE电池将确保关键任务操作的最大功率和可靠性。AIBOT的aiEVTOL无人机设计用于远程驾驶重型航空货运任务,预计将于2024年底推出。以上就是本期企示录的全部内容,如果想要了解更多新能源电池或电动汽车公司,欢迎在评论区留言,笔者会筛选作为后期的主题,感谢大家的支持和关注!来源:小明来电

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