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风口上的固态电池：量产仍需三五年能解决电瓶车火灾吗

时间: 2024-12-25 15:31:14 |   作者: kaiyun体育官方网页

  电动自行车安全风险隐患全链条整治再迎新节点。11月1日，由工信部组织起草的《电瓶车用锂离子蓄安全技术规范》强制性国标将正式实施。该标准的实施将填补国家层面对电瓶车用

  电动自行车被戴上“紧箍咒”的同时，一场关于产业的变革也正“如火如荼”地展开。

  目前，电动自行车主要使用铅酸和，铅酸电池相对安全，但单位体积内的包含的能量低、环保性差，锂电池环保且单位体积内的包含的能量高，但劣质和老旧锂电池又易起火爆炸，有没有在安全、环保以及能量密度方面兼得的电池？固态电池被认为是行业下一个进化方向。

  多位电池行业人士对南都湾财社记者表示，量产预计在2026年—2030年，将成为解决电瓶车安全风险隐患的方案之一，但是因为成本等问题，大规模应用到电瓶车上仍需时日。

  2023年6月，100岁的锂电池之父约翰·古迪纳夫去世时，研发已呈现“百花齐放”状态，而这位大器晚成的诺奖得主最后的研究方向也是固态电池：就在他去世前几个月的时间里，他仍然在发表论文，探索使用一种玻璃材料制造新型固态电池的可能性。

  通俗地讲，固态电池也是锂电池的一种，但与目前市面上的锂电池不同，其里面没有液体，所有材料都以固态形式存在。目前市面上的锂电池因内部的有机电解液化学特性活泼等特性，在不正确使用的情况下易发生燃烧和爆炸等安全事故，也因此，安全性更高、单位体积内的包含的能量天花板更高的固态电池成为行业重点进化的方向。

  据了解，工信部锂离子电池及类似产品质量标准工作组计划起草制定《固态锂电池通用技术规范》，该团体标准将规定固态锂电池单体的电性能要求、电气安全、机械安全、环境安全、标志、包装、贮存内容等要求。

  南都湾财社记者查询全国标准信息公共服务平台发现，目前我国尚无固态电池有关标准。不过，在此之前，国家有关部门已多次提及起草制定固态电池相关标准。

  今年6月份发布的《2024年汽车标准化工作要点》提出，围绕固态电池、电动汽车换电、车用AI等新领域，前瞻研究相应标准子体系，支撑新技术、新业态、新模式创新发展。

  此外，2023年1月，工信部等六部门关于推动能源电子产业高质量发展的指导意见也提出，推进聚合物锂离子电池、全气候电池、固态电池和快充电池等研发和应用，加强固态电池、钠离子电池、超级电容器、氢储能/燃料电池等标准体系研究。

  企查查多个方面数据显示，我国现存1103家固态电池相关企业。区域分布上，广东、江苏分别现存221家、165家固态电池相关企业，远超别的地方，在全国总存量中分别占20%、15%。北京、浙江分别现存96家、91家固态电池相关企业，排名前四。此后依次为上海、山东、湖北等地，相关企业存量均在70家以内。

  城市分布上，深圳现存116家固态电池相关企业，遥居第一，北京、上海分别现存96家、68家相关企业，排名前三。

  注册量方面，2021年，我国累计注册91家固态电池相关企业，成为近年注册量最高的年份，不过，2022年、2023年，我国固态电池相关企业注册量已开始回落，分别为67家、51家。

  据了解，目前国内固态电池技术路线大致上可以分为三种：聚合物固态电解质、氧化物固态电解质和硫/卤化物固态电解质。其中宁德时代主要是硫化路线；鹏辉能源是氧化物路线，北京卫蓝、昆山清陶主要是氧化物+聚合物技术路线。

  相关负责人对南都湾财社记者表示，三种技术路线各有优劣，可适用于不同的应用场景。

  其中，聚合物路线开发路线较早，优点是容易加工，能够与目前电解液的生产设备和工艺较好兼容。但是，聚合物类固态电解质室温离子电导率普遍较低，常常要加热到60或以上高温时，聚合物基固态电池才能正常工作。同时，由于聚合物电解质较窄的电化学窗口和耐热性相对较差，没办法实现适配单位体积内的包含的能量更高的正/负极体系，不符合正负极材料的迭代趋势。

  硫化物路线因硫化物电解质的超高离子电导率被认为是最优固态电池路线。但是，因其材料自身的空气稳定性（对水分敏感）较差，目前在工艺上存在很大的难点。比如生产时要求有干燥间的配套产线，但是这样会大幅度提升制造成本。除此之外，硫化物电解质前驱体成本也非常高，导致硫化物基固态电池生产所带来的成本远高于其他两种路线。综上，硫化物路线距离真正的商业化还有非常长的路要走。

  氧化物固态电解质离子电导率介于聚合物与硫化物间。氧化物固态电解质具有结构稳定性高、耐热性高和化学稳定性高的优势，具有较宽的电化学窗口和机械稳定性，能够适配新型正负极体系，同时其耐热性高达1000度，这在某些特定的程度上提升了氧化物基固态电池的安全性。最重要的是其成本低且易于大批量制备，是最接近商业化生产的固态电池技术路线重庆国际电池展现场展出的半固态电池。

  南都湾财社记者梳理发现，仅2024年，就有不少企业或机构宣布在固态电池领域获得突破。

  在投资者互动平台上表示，公司第一代半固态电池已完成开发，第二代半固态电池能量的电芯样品慢慢的开始中试试验，第三代聚合物复合全固态电池已完成实验室验证，预计2025年完成产品研究开发。第四代全固态电池还在开发中，预计2027年完成实验室样品制作。10月份，清华大学宣布该校化学工程系张强教授团队发表最新研究结果，称该研究为提高全固态锂电池的单位体积内的包含的能量提供了有效途径。

  发布第一代全固态电池产品，宣称可在-20至85的宽温域内稳定工作，单位体积内的包含的能量达到280Wh/kg，预计2025年达到300Wh/kg以上，循环寿命为600次后，容量还能保持在90%以上。

  此前也表示，公司自主研发的类固态电池，单位体积内的包含的能量达511Wh/kg，该产品已通过国家第三方检验测试中心认证，目前正与下游客户进行应用端的实地测试，为固态电池的研发积累经验。固态电池何时能够量产？目前业内一致认为还需要时间。

  董事长曾毓群此前在2024世界动力电池大会上表示：“如果用数字1到9，表示固态电池的技术和制造成熟度，1是刚开始涉及这一领域，9是技术成熟，可以投入大规模生产。当前行业顶配水平只到了4左右，只是做出了一些器件样品，进行一些实验验证。这一些器件的使用，有很多边界条件，如要在6000个大气压下，才实现较高的低温性能等。这在某种程度上预示着这一些器件还无法投入市场应用。”不过，已有企业给出了明确的固态电池量产时间，多数预计在2026年至2030年间实现全固态电池的量产。比如，卫蓝

  表示，预计2027年以前实现全固态电池量产，同时希望到2030年，把全固态电池的销售价格控制在0.5元/Wh以下；三星SDI也宣布将在2027年开始量产固态电池；四川新能源汽车创新中心有限公司总经理助理、固态电池与中心主任朱高龙此前表示，欧阳明高院士工作站预计2030年固态电池全面放量投产，产值将超1000亿元。“目前各家在固态电池制备方面已完成了实验室的模型电池的验证，但固态电池在生产的基本工艺、成本控制和大规模生产方面仍面临挑战，预计小批量的商业化应用时间在2027年至2030年。”星恒电源相关负责人也表示。

  “从整个固态电池产业高质量发展来看，整体量产预计还需要3-5年。但是，每个公司的量产时间也会因技术路线不同以及研究时间长短等因素而具有差异性。”鹏辉能源相关负责这个的人说，鹏辉能源预计2025年启动中试研发并小规模生产，2026年将正式建立产线并批量生产。

  “随着工艺的一直在优化创新与材料的进一步降本，固态电池未来3到5年，有望做到与常规电池相同的成本。”鹏辉能源相关负责人补充道。

  汽车领域备受瞩目，近年来也被认为适合应用于项目、、消费电子、电瓶车等领域。今年，电瓶车安全问题非常关注，4月份，国务院安委办部署开展全国电瓶车安全风险隐患全链条整治行动。随后，全国电瓶车安全风险隐患全链条整治工作专班组建。

  在电动自行车安全风险隐患中，电池问题无法跳过。以全国电瓶车安全风险隐患全链条整治工作专班此前公布的7月全国电瓶车火灾统计数据为例，7月1日至7月31日，全国共发生电瓶车火灾1402起。从起火原因看，因蓄电池故障引发火灾758起，占比过半。

  鹏辉能源相关负责人对南都湾财社记者表示，就目前固态电池研究进度来看，固态电池在两轮车的应用还处于研发和早期应用阶段。目前两轮车起火事件频发，引起广泛社会关注。固态电池未来应用在两轮车场景的市场空间非常广阔，也能从电池源头解决两轮车起火爆炸问题。

  其认为，目前，固态电池技术仍然处于研发和试验阶段，但是全球固态电池商业化进程提速明显。未来3-5年，随着固态电池研究的成熟度以及产业化，也将会迅速在电瓶车上得到真正应用。

  巨湾技研相关负责人也表示，固态电池具有更高的安全性和单位体积内的包含的能量，有望成为解决电瓶车火灾隐患的有效方案。但他同时称，固态电池早期阶段成本会相比来说较高，很可能从一些高端交通工具开始做应用，比如eVTOL飞行器和中高端电动汽车。在电瓶车上真正应用的时间可能要更晚一些，这取决于技术突破和产业链成熟的速度，

  “结合电瓶车的市场特点，固态电池未来会在部分特殊场景进行应用，如超长续航等领域。”星恒电源相关负责人也表示。不过，其补充道，以目前的锂电池技术水准来说，头部电瓶车锂电池制造企业的研发技术、生产的基本工艺、PACK设计、检验测试等全链水准已能高度保障锂电池的安全性能。“只要选购合规、大牌锂电池产品，就可以安心使用电瓶车。”

  与物理电源行业协会秘书长王泽深对南都湾财社记者表示：“从成本和安全角度来看，固态电池凭借其卓越稳定性和明显降低的火灾风险，符合国家提升电瓶车安全性的政策导向；推广时应全面考量技术成熟度与经济可行性，确保与绿色出行战略相协调。作为行业协会，我们将积极推动有关标准的制定、促进研发技术与应用示范，并搭建企业与政府之间的沟通桥梁，助力行业健康有序发展。”（文章来自：南方都市报）