未来6年186倍的增幅？固态电池哪家强？

什么是固态电池？

 

固态电池是一种电池科技。与现今普遍使用的锂离子电池和锂离子聚合物电池不同的是，固态电池是一种使用固体电极和固体电解质的电池。

 

由于科学界认为锂离子电池已经到达极限，固态电池于近年被视为可以继承锂离子电池地位的电池。固态锂电池技术采用锂、钠制成的玻璃化合物为传导物质，取代以往锂电池的电解液，大大提升锂电池的能量密度。

 

固态电池应用优势

 

1. 轻，能量密度高。

 

使用了全固态电解质后，锂离子电池的适用材料体系也会发生改变，其中核心的一点就是可以不必使用嵌锂的石墨负极，而是直接使用金属锂来做负极，这样可以明显减轻负极材料的用量，使得整个电池的能量密度有明显提高。

 

2. 薄，体积小。

 

传统锂离子电池中，需要使用隔膜和电解液，它们加起来占据了电池中近40%的体积和25%的质量。而如果把它们用固态电解质取代（主要有有机和无机陶瓷材料两个体系），正负极之间的距离（传统上由隔膜电解液填充，现在由固态电解质填充）可以缩短到甚至只有几到十几个微米，这样电池的厚度就能大大地降低——因此全固态电池技术是电池小型化，薄膜化的必经之路。

 

3. 柔性化的前景。

 

即使是脆性的陶瓷材料，在厚度薄到毫米级以下后经常是可以弯曲的，材料会变得有柔性。相应的，全固态电池在轻薄化后柔性程度也会有明显的提高，通过使用适当的封装材料（不能是刚性的外壳），制成的电池可以经受几百到几千次的弯曲而保证性能基本不衰减。

 

4. 更安全。

 

传统锂电池可能发生以下危险：(1) 在大电流下工作有可能出现锂枝晶，从而刺破隔膜导致短路破坏 (2)电解液为有机液体，在高温下发生副反应、氧化分解、产生气体、发生燃烧的倾向都会加剧。采用全固态电池技术，以上两点问题就可以直接得到解决。

 

固态电池出货量及预测

 

目前，中国市场尚未大规模应用固态电池产品，多数固态电池仍处于验证期，实际出货量较小，主要应用于工业无人机、智能穿戴设备、医疗以及部分领域。根据高工锂电的数据，2022年中国固态电池的出货量约为0.4GWh，而中商产业研究院的数据显示，2023年全球固态电池的出货量约为1GWh，主要以半固态电池为主。

 

此外，根据中商产业研究院的预测，2024年全球固态电池的出货量将达到3.3GWh，预计到2030年这一数字将增长至614.1GWh，6年或186倍的增幅！

 

固态电池发展面临的问题

 

离子运输机制、锂枝晶生长机制、固-固界面问题是固态电池面临的三大问题。尽管固态电池能量密度与安全性占优，然而固态电池内部固-固界面能垒高导致锂离子传输速率低、锂枝晶生长、界面反应、以及锂金属和固体电解质(SE)之间的物理接触等仍然存在问题，导致成品固态电池充放电速度差，循环寿命低于传统液态电池，加之当前固态电池制造工艺不成熟等挑战可能会限制固态电池整体性能，阻碍全固态电池的广泛实际应用。

 

固态电池产业化瓶颈难题待解

 

固态电池各类电解质及其正负极材料的技术路线均存在基础缺陷，需要解决。具体而言：

 

1. 硫化物电解质：其空气稳定性差，暴露于空气中时会释放有毒气体，并伴随电解质结构的破坏和电化学性能的衰减。因此，硫化物电解质的合成、储存、运输及后处理过程需要依赖惰性气体或在干燥室中进行。

 

2. 聚合物电解质：在室温条件下，聚合物的离子电导率较低，这使得聚合物固态电池的充电过程必须在高温环境下进行，极大限制了其商业化应用。

 

3. 氧化物电解质：大多数氧化物电解质具备较宽的电化学稳定窗口和良好的氧化稳定性，但为了确保刚性氧化物电解质与阴极材料之间的良好接触，通常需要高温烧结，否则可能导致严重的界面化学副反应。此外，某些氧化物电解质还面临锂枝晶生长的问题。

 

4. 硅基材料：硅氧材料的导电性差以及在循环过程中体积变化剧烈等问题严重限制了其发展。硅碳负极在脱嵌锂反应时会出现显著的体积效应，且纳米化硅材料的制备过程通常较为复杂，难以实现商业化应用。

 

5. 金属锂负极：目前仍未解决其安全性问题。富锂锰基材料在高电压状态下存在不可逆释放氧气的问题，氧的释放还会导致层状结构向尖晶石结构的转变，限制了其商业化进程。

 

部分上市固态电池公司情况

 

天奈科技在调研中公司表示，由于目前固态电池研发的特点之一是在电池里加了更多的固态电解质，固态电解质相较而言具有较高的离子导电性和较低的电子导电性，因此在目前固态电池的研发体系中对公司CNT产品的要求是更高的，对CNT的需求量也是上升的。

 

宁德时代近日宣布，其全固态电池研发团队已扩充至超过1000人，并在今年正式进入20Ah样品试制阶段。目标是在2027年提高到7-8级，实现全固态电池的小批量生产。

 

道氏技术有142家机构调研，公司在调研中透露称在固态电池领域有较好的布局，其中碳纳米管导电剂，尤其是高性能单壁管在固态电池中有更好的应用场景，硅碳负极也有望成为未来固态电池主流的负极应用方案。

 

纳科诺尔在调研中称近期公司与四川新能源汽车创新中心签署了《科研战略合作框架协议》,以推动固态电池关键设备与工艺加速产业化。

 

曼恩斯特表示，固态电池领域，公司在材料端、工艺端、装备端持续加大研发投入，并以先进的涂层技术工程应用能力作为底层依托，完善了“湿法+干法”工艺装备的双线布局。

 

恩捷股份表示，为全固态硫化物电池企业进行配套，促进整个全固态电池行业的发展。湖南恩捷有三个主要产品，分别是：硫化锂、硫化物电解质、硫化物电解质膜。

 

珠海冠宇透露，公司在固态电池相关产业化应用方面也在积极探索，参与了广东省科技厅的省重点领域研发计划：准固态动力锂电池的研发与产业化应用。

 

丰元股份称，公司对固态电池硫化物正极材料有一定的技术储备，会持续关注并紧跟市场发展趋势，积极推动研发成果的转化工作。此外，公司还参股了相关固态电池公司。

 

这么多固态电池公司（还有没写的），哪些才是资本市场的宠儿？哪些未来的空间会给咱们各位朋友带来惊喜呢？如果大家对固态电池的未来机会有兴趣，欢迎咨询交流。