一、政策推动,固态电池研发进程加快,我国关键技术专利申请量位列全球首位
固态电池是一种采用固态电解质的电池技术。与液态锂离子电池由正极材料、负极材料、电解液和隔膜四大主材组成不同,固态电池使用固态电解质来替代电解液和隔膜。
传统液态锂离子电池的理论能量密度上限约为350Wh/kg,其性能已经接近极限。随着对锂离子电池安全性和能量密度等性能要求的不断提高,固态电池被普遍认为是下一代电池体系的重要升级方向。
2020年10月,我国发布了《新能源汽车产业发展规划(2021-2035)》(征求意见稿),其中明确提出了加强固态电池研发和产业化进程的要求,并将固态电池的发展提升到了国家层面。此后,固态电池相关政策频出,为行业发展提供良好环境。
《“十四五”新型储能发展实施方案》提出开展钠离子电池、新型锂离子电池、铅炭电池、液流电池、压缩空气、氢(氨)储能、热(冷)储能等关键核心技术、装备和集成优化设计研究,集中攻关超导、超级电容等储能技术,研发储备液态金属电池、固态锂离子电池、金属空气电池等新一代高能量密度储能技术。
《关于推动能源电子产业发展的指导意见》提出加强新型储能电池产业化技术攻关,推进先进储能技术及产品规模化应用,加快研发固态电池、钠离子电池、氢储能/燃料电池等新型电池。
我国固态电池行业相关政策
时间 | 政策 | 主要内容 |
2024.02 | 《锂电池行业规范条件(2024年本)》 | 增加固态单体电池产品性能要求:单体电池能量密度≥300wh/kg,电池组能量密度≥260Wh/kg。循环寿命≥1000次且容量保持率≥80%。 |
2023.12 | 《关于加强新能源汽车与电网融合互动的实施意见》 | 加大动力电池关键技术攻关,在不明显增加成本基础上将动力电池循环寿命提升至3000次及以上,攻克高频度双向充放电工况下的电池安全防控技术。 |
2023.01 | 《关于推动能源电子产业发展的指导意见》 | 加强新型储能电池产业化技术攻关,推进先进储能技术及产品规模化应用,加快研发固态电池、钠离子电池、氢储能/燃料电池等新型电池。 |
2022.06 | 《科技支撑碳达峰碳中和实施方案(2022- 2030年)》 | 研发压缩空气储能、飞轮储能、 液态和固态锂离子电池储能、钠离子电池储能、液流电池储能等高效储能技术,研发梯级电站大型储能等新型储能应用技术以及相关储能安全技术。 |
2022.01 | 《“十四五”新型储能发展实施方案》 | 开展钠离子电池、新型锂离子电池、铅炭电池、液流电池、压缩空气、氢(氨)储能、热(冷)储能等关键核心技术、装备和集成优化设计研究,集中攻关超导、超级电容等储能技术,研发储备液态金属电池、固态锂离子电池、金属空气电池等新一代高能量密度储能技术。 |
2021.10 | 《2030年前碳达峰行动方案》 | 聚焦化石能源绿色智能开发和清洁低碳利用、可再生能源大规模利用、新型电力系统、节能、氢能、储能、动力电池、二氧化碳捕集利用与封存等重点,深化应用基础研究。 |
2020.10 | 《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》 | 开展正负极材料、电解液、隔膜、膜电极等关键核心技术研究,加强高强度、轻量化、高安全、低成本、长寿命的动力电池和燃料电池系统短板技术攻关,加快固态动力电池技术研发及产业化。 |
资料来源:观研天下整理
在政策推动下,我国固态电池研发进程加快。过去的5年中,中国固态电池全球专利申请量年均增长率达到了20.8%,位列全球首位。截至2023年5月,全球固态电池关键技术专利申请量达到20798项,其中中国固态电池关键技术专利申请量为7640项,占比高达36.73%。
数据来源:观研天下数据中心整理
二、固态电池优势明显,国内市场快速增长
固态电池相对于传统锂离子电池具有更高的安全性,同时,固态电池有潜力实现更高的能量密度,这意味着它们可以在相同大小的空间内存储更多的能量,提供更长的续航时间。此外,由于固态电池具有更好的电导率,因此它们可能支持更快的充电速度,提高用户的充电效率。凭借诸多优势,近年来我国固态电池市场快速增长,且展现较大的发展空间。
根据数据,2023年我国固态电池市场规模达10亿元,预计2024年我国固态电池市场规模达17亿元,较上年同比增长70%。预计2030年我国固态电池市场规模将达200亿元。
数据来源:观研天下数据中心整理
三、相较于全固态电池,半固态电池有望率先实现产业化
根据观研报告网发布的《中国固态电池行业发展趋势研究与未来投资分析报告(2024-2031年)》显示,固态电池分为半固态电池和全固态电池等类型,通常将电池内液体含量10%作为区分半固态电池和液态电池的分界线,而全固态电池将完全使用固态电解质,液体含量将降为0%。
固态电池分类
类型 | 半固态电池 | 全固态电池 |
电解质 | 聚合物+氧化物固态电解质+溶剂+LiTFSI +添加剂 | 聚合物/氧化物/硫化物固态电解质 |
隔膜 | 保留+氧化物涂覆 | 无 |
负极 | 硅基/锂金属 | 硅基/锂金属 |
正极 | 高镍高电压/富锂锰基 | 超高镍/镍锰酸锂/富锂锰基等 |
封装方式 | 卷绕/叠片+方形/软包 | 叠片+软包 |
能量密度 | >350Wh/kg | >500Wh/kg |
资料来源:观研天下整理
相较于全固态电池,半固态电池对现有液态锂离子电池体系的冲击较小,因此有望率先实现产业化。目前国内外多家新能源车企宣布了半固态电池装车规划。随着半固态电池量产前夜的到来,将对整个锂电产业链产生深远影响。
部分车企固态电池装车进程/规划
车企 | 固态电池装车进程/规划 |
东风 | 目前旗下有两款搭载半固态电池车型。2022年E70搭载第-代固态电池实现首批小规模交付,搭载第二代固态电池车型预计2024年.上半年量产。 |
东风岚图 | 搭载半固态电池的岚图追光车型于2023年4月量产。 |
蔚来 | 搭载150kWh固态电池的ES6、ET7于2023年量产上市。150kWh电池包将于2024年4月量产,适配蔚来旗下所有车型。 |
赛力斯 | 2023年6月sERES5搭载赣锋锂业第一代固态电池实现首批交付。 |
上汽集团 | 2024年起半固态电池将在公司不同车型实现量产搭载。 |
广汽埃安 | 2026年实现固态电池量产搭载,昊铂车型将率先搭载 |
长安汽车 | 2023年12月与赣锋锂业签署《合作备忘录》。2025年开始逐步量产搭载(半)固态电池,2030年全面普及搭载。 |
东风日产 | 2024年启动全固态电池工厂建设,2028年量产上市。 |
丰田 | 计划2027年量产搭载全固态电池的电动汽车ports/ |
本田 | 计划2025-2030年量产搭载全固态电池的电动汽车。 |
大众 | 2024年1月旗下子公司PowerCo通过对QuantumScape固态电池的耐力测试。预计将于2026年搭载上市。 |
宝马 | 2025年搭载固态电池的原型车问世,2026年 开始量产。 |
奔驰 | 2022年搭载固态电池的奔驰EQS在欧洲市场开始接受订单。计划2028年实现固态电池批量生产。 |
资料来源:观研天下整理(zlj)
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