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固态电池争夺战打响第一枪！三星SDI强势加入，中国企业有何杀手锏？
发布日期：2024-08-05 来源：电子发烧友
作者：网络
据外媒报道，7月28日，三星SDI副总裁 Koh Joo-young在韩国首尔市举办的2024 SNE 电池日上表示：“在固态电池领域，我们从去年年底到今年年初向客户提供首批产品，并收到了客户积极的反馈，接下来将进行6个月的测试。”
据悉，三星最新的固态电池技术将首先为高端电动汽车提供动力，使其续航里程达到621英里（约合966公里）。新型电池最早可能于 2027 年投入量产。据报道，多家汽车制造商已开始测试样品。三星未列出任何公司的名称，但已与现代、Stellantis和通用汽车等公司展开合作。
今年4月，上汽集团推出的智己L6全球首搭第一代光年固态电池，是行业首个准900V超快充固态电池体系，其电解质层采用干法一体成型工艺。同等重量载电量提升30%，可实现高温不可燃，充电12分钟续航400km。此后，智己汽车销量快速增长，6月销量已经突破6000台。
全固态电池技术的核心优势和技术挑战是什么？三星SDI在固态电池领域的突破，带来哪些看点？日本、美国和中国企业在固态电池领域的最新进展是什么？本文详细分析。
从锂离子电池向全固态电池迭代，三星SDI推出Super-Gap电池技术
在电动汽车领域，全固态电池是将锂离子电池电解质替换成固体。作为新一代电池的主力，全固态电池因为可以将电动汽车的续航里程大幅度提升，而备受业界关注。与现有锂离子电池相比，全固态电池的特点是充电时间短，但行驶距离长。
锂电池的关键材料如正极、负极、隔膜等，经过多年的技术开发，“内卷”非常严重，已接近材料性能的极限值，全固态电池亦成为动力电池企业下一步的制胜关键。关于新材料革新及固态电池方面，中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高曾指出，实现电解质从液态到固态的转变和负极材料的转型是发展全固态电池的关键。
固态电解质是固态电池中的关键部件，其技术路线可以分为聚合物、氧化物、有机-无机复合、硫化物等。进入21世纪，业界发现了出色的化合物，为全固态电池应用于电动汽车的研发开辟了道路。
日前举办的SNE电池日展会上，全球排名前五的动力电池巨头三星SDI详细介绍了公司在固态电池领域的布局。三星SDI早在今年一季度便发布了Super-Gap固态电池技术，将能量密度提升40%至900Wh/L。Super-Gap固态电池采用硫化物固态电解质、无阳极配置，电池寿命有望达到20年。
三星SDI副总裁 Koh Joo-young表示：“全固态电池可以通过将液体变为固体来提高安全性，而且制成同一个包时，重量减轻、占用空间更小，可以降低车辆本身的成本，因此汽车制造商对此很感兴趣。”
根据SNE发布的最新数据，2024年1-5月宁德时代、比亚迪继续成为两大巨头，市占率分别为37.5%、15.7%。韩系厂商中，LG新能源1-5月市占率仅有12.6%，SK On、三星SDI市占率分别为4.9%、4.8%。在世界动力电池行业中，韩系电池厂商希望通过创新电池技术来重新获得市场份额。
固态电池成本高企，首推高端电动汽车市场。对于入门级市场，三星将向客户提供成本较低的“半固态”电池，类似于中国电动汽车制造商蔚来。该公司还在研发 LFP 和中镍电池，这些电池的镍含量较低，因此价格更便宜。
日本丰田汽车加码固态电池研发，美国多家企业公布进展
国际汽车巨头之一的日本丰田汽车，很早就将目光聚焦在“全固态电池”的研发上。早在2010年，丰田就曾发布续航里程超1000Km的固态电池。丰田在车规级固态电池领域拥有专利超1000项，成为全球固态电池行业的领路人。
2023年10月12日，丰田宣布为实现纯电动汽车用全固态电池的量产化，将与出光兴产携手。双方将为开发固体电解质的量产技术、提高生产效率和构筑供应链而展开合作。借助此举，丰田将确保实现2027年至2028年向市场投放搭载全固态电池的纯电动汽车。目标是充电10分钟以内，达到约1200公里的续航距离，这样的续航距离相当于传统型EV的两倍。另外一家日本车企日产汽车，计划在2028年度向市场投放全固态电池EV。
出光兴产为何会获得丰田的青睐？从汽车厂商的角度来看，出光兴产的固体电解质的优势在于掌握了可实现耐水性、离子电导率和柔软性这三点的制造方法。出光兴产不仅能制造性能良好的材料，而且还能理解丰田轻松制造电池且提升性能的方法。在这些知识产权以外的领域，两家企业也有着长达10年的合作关系。
此外，日本企业麦克赛尔（Maxell）开发出了圆柱形全固态电池，麦克赛尔开发出了可以耐150摄氏度高温的全固态电池。在改进现有产品的电极材料和配方后，将耐热性提高了25度。在全固态电池领域，松下控股和TDK等企业也在大力开发大容量化技术。
美国企业也积极布局固态电池研发和量产。2023年11月15日，美国全固态企业Solid Power表示，公司已生产出首批固态电池A样品，并将交付给宝马汽车。宝马汽车希望2025年之前推出第一辆基于Solid Power电池技术的原型车。
7月初，研究机构EVTank、伊维经济研究院联合中国电池产业研究院共同更新了之前发布的《中国固态电池行业发展白皮书（2024年）》，更新后的白皮书预计全固态电池的量产时间或将提前至2027年，相比之前的预测提前三年。
EVTank表示，中国政府资金对全固态电池研究大力扶持、社会资本对固态电池企业大规模投资以及车企大规模装车半固态电池产品等是推动全固态电池量产时间提前的重要原因。
国内三家动力电池企业公布固体电池进展。宁德时代在2024年半年财报中透露固态电池有望于2027年实现小规模量产。宁德时代首席科学家吴凯日前在CIBF2024先进电池前沿技术研讨会上表示，宁德时代全固态电池处于原理样品或部件为载体完成实验室环境验证阶段。
欣旺达表示已完成能量密度达到400Wh/kg以上的全固态电池研发，计划2026年实现量产，预计产能达1GWh。国轩高科也透露，保守预计2027年将实现全固态电池小批量上车实验，2030年实现量产。
近日，中国科学院青岛生物能源与过程研究所科研团队在全固态锂电池领域取得新突破，有望让电子设备小型化、长续航的梦想成为现实。
在中国科学院青岛生物能源与过程研究所固态能源系统技术中心在崔光磊研究员带领下，由鞠江伟、崔龙飞、张舒博士等科研团队开发了一种新的材料——均质化正极材料（锂钛锗磷硫硒），与传统材料相比，该材料具有高电导率、高能量密度、长使用寿命等优势。该材料兼具高离子电导率、高电子电导率，比传统电池材料（层状氧化物正极材料）高出1000倍以上。该成果已在国际学术期刊《自然—能源》发表。
新材料的开发和研究，对开发高能量密度、长使用寿命的储能设备，为新能源汽车、储能电网、深海深空装备等提供安全、耐久的动力源提供了技术支撑。我们期待新技术、新材料能助力中国全固态电池产业的技术突破和量产实现。
上汽推出的智己L6的光年电池仍属于半固态电池，依然存在部分电解液。固态电池最核心的壁垒就是固态电解质，这也是各大动力电池公司努力攻关的方向。当前液态锂电池能量密度已经达到350Wh/Kg，进一步提升空间不大。如果引入固态电池技术线路，则可以进一步提升能量密度和安全性。丰田、三星、日产、宁德时代等多家企业切入固态电池，期待未来3年这个领域有大规模全固态电池量产和上车。
