第三财经网 2024-11-22 04:12 913
2024年新年伊始，全球固态电池的商业化进展又接连传出重磅消息。
近日美国纽约证券交易所上市、全美固态电池“三驾马车之一”的量子景观（QuantumScape）公司表示，其固态电池通过了德国大众公司的50万公里耐久性测试。
而1月3日，大众集团的电池子公司 PowerCo也发布了对QuantumScape 这批24 层固态电池A样品的耐久性测试的结果报告，确认了QuantumScape的声明。
PowerCo在报告中称，公司在其位于德国萨尔茨吉特的实验室里，对 QuantumScape 提供的固态电池进行了长达数月、1000多次充电循环测试，电池容量保持率高达95%以上。
与此同时，测试数据还显示，配备 QuantumScape电池的电动汽车，WLTP 续航里程为 500-600公里（311—373 英里），在电池的全生命周期内，可以行驶超过50万公里（约311,000 英里），不会有任何续航能力衰退。
不仅如此，这批固态电池的性能也超过了目前的固态电池行业标准，据介绍，目前固态电池的行业标准目标是700次充电循环和20%的最大容量损失，而在快速充电能力、安全性和自放电方面，这批电池也达到或超过了相关测试标准。
在PowerCo第三季度给大众股东的信中，PowerCo首席执行官弗兰克·布洛姆 （Frank Blome）表示，“这些都是非常令人鼓舞、令人印象深刻的结果。这支持了固态电池的预期潜力。这一发展的最终结果可能是电池单体能够实现长寿命、可超快充电、并且几乎不会老化。我们对固态电池深信不疑，并将继续与我们的合作伙伴 QuantumScape全方位合作，以实现未来的量产。”
QuantumScape 创始人兼首席执行官格迪普·辛格（Jagdeep Singh ）则表示，“大众汽车PowerCo公司的测试结果清楚表明，QuantumScape 的无负极固态锂金属电池具有卓越的性能。但将这项技术推向市场，我们还有很多工作要做。”
PowerCo还称，其为大众汽车集团开发的标准电芯设计模式，已经能够容纳 QuantumScape的固态电池技术。下一步将是完善和扩大制造工艺的研发，两家公司都希望扩大固态电池的规模化生产——这被许多人认为是电动汽车的关键环节。
QuantumScape 公司是一家美国的、以开发全固态电池而著称的公司。公司2020年在美国纽约证券交易所上市，市值一路疯涨，达到了创纪录的477亿美元。QuantumScape 的投资者包括大众汽车、上汽集团，以及微软创始人比尔盖茨。其中大众汽车从2012年起就已经与 QuantumScape合作，2018年6月追加投资，取得了董事席位。
此次其固态电池通过大众集团方面耐久性测试的消息公布后第二日，QuantumScape股上涨 43%，收于 9.30 美元，创下 8 月以来的最高收盘价。盘中上涨约54%。该股在过去52周内上涨了 72%，但较 2020 年 12 月创下的历史高点下跌 93%。
除了QuantumScape，三驾马车中的另外一家、获得宝马支持的美国固态电池公司Solid Power上周也宣布，将向宝马提供与其固态电池相关的一部分设计和制造工艺方面的知识产权。这将使宝马能够在德国的工厂生产固态电池。
作为回报，宝马将在2024年6月之前向Solid Power支付 2,000 万美元，但须满足某些前提条件。但Solid Power 将保留与其电解质材料相关的知识产权。该材料将在宝马的电池生产线投产后供应给宝马。
日企开发出圆柱形固态电池，用于新能源汽车之外领域
而在固态电池技术方面一直自以为豪的日本企业，近日也有重大消息。
1月6日，据《日经中文网》报道，日本大型电池企业麦克赛尔（Maxell）开发出了圆柱形全固态电池，其容量达到200毫安时，是传统的陶瓷封装型（方形）容量的25倍。新电池具有耐热性强、寿命长的特点，而且抗冲击性好，被认为可以当作主电源使用。
从具体的型号来看，此次开发的“PSB23280”型号产品，直径约23毫米、高约27毫米，可根据企业客户的要求调整尺寸及输出功率。样品最早于2024年1月出货，以探索市场对于在恶劣环境下使用电池的需求大小。
在固态电解质材料上，麦克赛尔采用了容易实现大容量化的“硫化物系”材料。
实际上，早在2019年，麦克赛尔就开发出了硬币形的全固态电池产品，2021年公司又开发出了方形全固态电池产品。方形全固态电池已于2023年6月实现量产。
对于全固态电池来说，重要的是如何提高密封性。方形产品采用了陶瓷制成的容器，但电池体积难以大型化。因此，麦克赛尔推进了圆柱形电池的研发。
除了擅长的材料技术外，麦克赛尔还开发出与传统产品密封度相当的不锈钢容器，还调整了电极结构，以便实现高密度填充。通过在侧面加入凹陷等创新，使圆柱形产品更能抵抗冲击。
由于容量大幅增加，使得电池在新能源汽车之外发挥更多的用途，可作为主电源使用，也能适合周围温度较高或无法频繁更换电池等恶劣环境。例如用于工厂设备、基础设施及轮胎等状态监控传感器的电源。
据介绍，麦克赛尔计划在2030年度实现全固态电池整体300亿日元的销售额。2023年11月，麦克赛尔的全固态电池已被尼康的工业机械用传感器采用等，订单正在增加。
颠覆性技术能否让锂电行业重振龙威？
就在上周五A股收盘，煤炭企业代表中国神华市值超越动力电池龙头宁德时代。一时间，“新旧能源”之争的唏嘘感叹在公共平台上此起彼伏。
不容否认，2023年，对锂电新能源行业来说是五味杂陈的一年。全行业从材料端到电池端产能过剩成为不争的事实，行业景气度指标电池级碳酸锂一年之内从近60万元/吨跌至约9万元/吨，行业龙头宁德时代一年之内市值蒸发近6000亿元几乎落下神坛，展望未来，还有什么刺激性因素能够让萎靡的锂电新能源身躯一震？
就在宁德时代市值被神华超越的当天，真理研究创始人墨柯对媒体表示，锂电行业当下的困境主要是产能过剩。下一代技术会让市场再次进入发展的快车道。
而中科院院士欧阳明高去年也在多个场合表示，颠覆性技术可能就是全固态电池。
1991年索尼集团在世界上首次将锂离子电池实现了商业化。随着“便携式（portable）”一词流行，锂电池在手机等小型设备上得到普及，随后扩展到汽车领域，各类企业参与进来，性能飞跃式提高。
在锂离子电池中，锂离子经由液体电解质从负极移动到正极，由此产生电流。全固态电池原理与之相同。理论上，固态电池的能量密度是铁锂电池的2倍，且固态电池还拥有耐高温、抗穿刺的超高安全性，以及宽温域工作窗口等众多优点。
例如在安全性上，使用可燃性液体的锂离子电池，一旦起火就会发生剧烈燃烧。全固态电池则使用不易燃烧的材料，提高了设计自由度，也使得小型化和轻量化成为可能。
然而，当电解质全部为固体时，离子就很难通过粒子与粒子之间的边界部位，这是一个问题。
不仅如此，全固态电池的普及，离不开高性能、便宜、容易制造的固态电解质材料。目前，以硫化物为代表的固态电解质在提高性能和耐用性方面已经有了一定改善，但仍在发展中。但当下全固态电池的制造成本是锂离子电池的4—25倍，不仅如此，由于无法使用现有的生产设备，寻找低成本的制造方法也很重要。
在中国国内，宁德时代、中创新航、赣锋锂业、国轩高科、孚能科技等电池企业，广汽埃安、长安汽车等也都在固态电池领域有所布局。根据Wind数据不完全统计，从国内各锂电企业公布的规划来看，全固态电池量产时间在2026年左右。
具体到各企业而言，宁德时代日前在互动平台表示，公司致力于解决固态电池的各种工程技术难题，并拥有大量技术储备。当前公司的凝聚态电池比固态电池可更快实现量产，并且能够实现高比能与高安全。
去年上海车展上，宁德时代发布了能量密度高达500 Wh/kg的凝聚态电池，并宣布车规级凝聚态电池将在年底实现量产，但目前公司并没有相关量产信息公布。
广汽埃安则在去年年末表示，将会在2026年实现全固态电池的量产装车，首发高端品牌昊铂。长安汽车计划2027年之前推动重量能量密度达到350-500Wh/kg、体积能量密度750—1000Wh/L的全固态电池，并逐步量产应用，2030年实现全面普及。
英国调查公司IDTechEx估算称，到2033年全固态电池的全球市场规模将达到80亿美元。
2024，锂电行业仍然雪厚坡长。“大家知道电池技术有一个创新的周期，这一代的锂离子动力电池从2000年开始，我们关注最大的问题是电池的动力化，从手机电池变成动力电池，这中间的核心问题是安全耐用。现在行业已经非常庞大，行业内卷产能过剩，我们认为行业的新趋势是数字化转型，利用智能化来提质增效。”在去年年末的上海国际动力电池应用峰会上，欧阳明高如是坦言。
欧阳明高进一步补充，“同时下一代转型可能是材料换代，我们预计2030年全固态电池会产业化，当然全固态电池进入之后也需要30年才可能替代现有的锂离子电池。”
对于这样一个被各方寄予厚望的技术，如何加快推进？欧阳明高也建议，“全固态电池受到国内外极大的关注，但现在国内的研发力量比较分散，大家各自做有重复，而且成本比较高，所以我们要协同。”
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