作為電動汽車的心臟,動力電池已成為各國、各大廠商的必爭之地。中、日、韓三國則是主要競爭戰(zhàn)場。
當(dāng)前,依靠政策紅利和補貼優(yōu)勢,中國已經(jīng)戰(zhàn)勝日本,成為全球動力電池出貨量最大的國家?!蔼毥谦F”寧德時代迅速崛起,也將日本松下電器拉下了銷量冠軍的寶座。但是,暫時的領(lǐng)先并不代表未來,我國動力電池行業(yè)兩級分化嚴重,洗牌加速,行業(yè)發(fā)展還有很多不確定因素。而此時,日本企業(yè)正悄然開始反擊,重點布局下一代動力電池,力爭奪回電池產(chǎn)業(yè)的霸權(quán)。
固態(tài)電池,更具潛力
近日,日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機構(gòu)宣布,將與豐田、本田、日產(chǎn)、松下等23家汽車、電池和材料企業(yè)聯(lián)合開發(fā)固態(tài)電池,并計劃到2022年全面掌握固態(tài)電池的相關(guān)技術(shù)。在鋰電池領(lǐng)域,日本企業(yè)被中國企業(yè)趕超,這一新項目將舉全日本之力推進研發(fā),力爭奪回其電池產(chǎn)業(yè)的霸權(quán)。
目前,國際主流動力電池企業(yè)以磷酸鐵鋰和三元鋰電池為主,均含有電解液成分。磷酸鐵鋰的理論能量密度約為170Wh/kg,三元鋰電池的理論能量密度為300-350Wh/kg,二者能量密度提升空間相對較小,由此帶來消費者嚴重的里程焦慮。同時,還存在熱分解溫度低、易燃燒爆炸等安全問題。
固態(tài)電池被普遍認為是下一代電池的有力競爭者。所謂固態(tài)鋰電池,與傳統(tǒng)鋰電池相比的最大特點在于其使用了固態(tài)電解質(zhì)材料,當(dāng)使用的電極和電解質(zhì)材料均為固態(tài)、不含任何液態(tài)成分時,則為全固態(tài)鋰電池。
由于改變了鋰電池的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu),隔膜、液態(tài)電解液等不再是必要組件,固態(tài)電池具有巨大的技術(shù)優(yōu)勢潛力:
一是安全性高,不含易燃易揮發(fā)有毒性的有機溶劑,不存在漏液問題,大幅降低了電池燃燒、爆炸的風(fēng)險;
二是循環(huán)壽命長,不存在液態(tài)電解質(zhì)在充放電循環(huán)過程中產(chǎn)生固體電解質(zhì)界面膜問題,目前研發(fā)的預(yù)期壽命將達到15000-20000次;
三是能量密度高,全固態(tài)鋰電池能量密度預(yù)估最大潛力值可達900Wh/kg,續(xù)航里程將大幅增加;
四是系統(tǒng)比能量密度高,固態(tài)電解質(zhì)沒有流動性,可以實現(xiàn)內(nèi)串聯(lián)組成高壓單體,有利于提升動力電池系統(tǒng)成組效率和能量密度;
五是正負極材料選擇范圍寬。此外,固態(tài)電池的工作溫度范圍、電化學(xué)穩(wěn)定窗口寬、并且兼?zhèn)浔∧せ⑷嵝曰臐摿Α?br /> 搶奪先機,不只是日本
在中日韓企業(yè)主導(dǎo)動力電池市場的局面下,其他區(qū)域在當(dāng)前技術(shù)路線超車難度較大,因此,一些歐美企業(yè)已經(jīng)開始轉(zhuǎn)移目標(biāo),布局新一代電池技術(shù)(固態(tài)電池和氫燃料電池),寄希望于下一輪競爭中占據(jù)主導(dǎo)。
近期,大眾汽車集團就宣布向加州初創(chuàng)公司(QuantumScape)注資1億美元,用于固態(tài)電池的開發(fā),同時加速推進其新能源戰(zhàn)略規(guī)劃。新開發(fā)的電池體積更小,充電速度更快,安全性更高,續(xù)航里程大幅增加。固態(tài)電池計劃于2025年前實現(xiàn)量產(chǎn)。
在2018中國(青海)鋰產(chǎn)業(yè)與動力電池國際高峰論壇上,中國電動汽車百人會理事長陳清泰指出:“動力電池全球化競爭日益激烈,歐美企業(yè)雖然在本輪競爭中失去了位置,但是他們已經(jīng)在為下一階段的競爭做布局,是潛在的強大競爭者。從下一步發(fā)展來看,應(yīng)該關(guān)注固體電池發(fā)展的問題?!?br /> 當(dāng)前,歐美、日韓、中國等國家的眾多企業(yè)正在積極布局和研發(fā)固態(tài)電池。但是,中國的企業(yè)相對來說進入時間較晚,主要以科研機構(gòu)或院校為支撐,產(chǎn)業(yè)化進程較慢。
我國動力電池企業(yè)數(shù)量雖多,但兩級分化十分嚴重,而且存在較大投資泡沫、圈錢、圈概念等亂象,真正一心撲在前沿技術(shù)的企業(yè)相對較少。如果只停留在產(chǎn)能比拼上,在不久的將來,很有可能被日本、韓國以及后來者歐美等國所超越。
“下一代電池是什么?確實存在著很大的競爭不確定性。因此,電池技術(shù)在諸多的技術(shù)路線當(dāng)中應(yīng)該發(fā)揮獨特的優(yōu)勢,但是哪一種電池技術(shù)在未來能夠主導(dǎo)我們的產(chǎn)業(yè),確實還需要在創(chuàng)新當(dāng)中觀察,不能停留在現(xiàn)有的層面上。潛在的替代技術(shù),甚至是顛覆性的技術(shù)依然存在,這個領(lǐng)域會出現(xiàn)技術(shù)的“黑天鵝”?!敝袊妱悠嚢偃藭貢L兼首席專家張永偉表示。