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日韓歐美固態(tài)電池之爭,誰將勝出?
2023-08-26 09:20:53 來源:電池聯(lián)盟cbcu 編輯:

近年來,憑借安全、能量密度高、成本低等優(yōu)勢,固態(tài)電池大火,國內(nèi)外企業(yè)紛紛布局。在該領(lǐng)域,國外布局較早,但國內(nèi)該產(chǎn)業(yè)發(fā)展正在提速。

之前,電池聯(lián)盟已經(jīng)盤點過國內(nèi)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè),現(xiàn)狀是半固態(tài)電池將快速產(chǎn)業(yè)化,全固態(tài)電池或?qū)?030年前后產(chǎn)業(yè)化。本期,從相關(guān)政策、企業(yè)布局、技術(shù)進展等方面,分別對國外的日本、韓國、歐美的固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)進行介紹。

日本

相關(guān)政策:

2018年提出了《日本汽車電動化的基本政策和具體行動》,明確提出下一代電池的技術(shù)開發(fā)方向,主要包括固態(tài)電池和創(chuàng)新電池。

2020年出臺的《2050年碳中和綠色增長戰(zhàn)略》進一步強調(diào)了全固態(tài)電池和創(chuàng)新電池的實際應(yīng)用。

2022年8月,日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省牽頭建立強大的電池制造產(chǎn)業(yè)帶,投資共計3.4萬億日元(約1696.87億元人民幣),并且借助產(chǎn)業(yè)帶培養(yǎng)的3萬名電池制造方面人才中,大部分將用于固態(tài)電池領(lǐng)域。

2022 年9 月,日本電池產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略研究公私理事會發(fā)布《電池產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略》,提出到2030 年左右實現(xiàn)全固態(tài)鋰電池的正式商業(yè)化應(yīng)用的目標(biāo)。

企業(yè)布局:

2022年4月,本田汽車宣布計劃投資約430億日元(約合人民幣21.46億元)開展全固態(tài)電池示范生產(chǎn)線,規(guī)劃于2024年春季啟動。

豐田自1990年起開始研究固態(tài)電池,2023年6月,該公司正在開發(fā)一種全固態(tài)電池,目標(biāo)是在2027-2028年實現(xiàn)商業(yè)化。

2023年2月,日產(chǎn)汽車已經(jīng)成功開發(fā)出全固態(tài)電池,目標(biāo)是到2025年開始試生產(chǎn),并于2028年量產(chǎn)一款由全固態(tài)電池驅(qū)動的電動汽車。

技術(shù)進展:

在全固態(tài)電池研發(fā)方面,日本領(lǐng)先。調(diào)查世界全固態(tài)電池從自2000年至2022年3月底公開的專利數(shù)來看,日本企業(yè)壟斷了前3名。且前10家企業(yè)中,6家為日本企業(yè)。

今年6月,據(jù)外媒報道,日本大阪都立大學(xué)的科學(xué)家們實現(xiàn)了Li3PS4(全固態(tài)電池的關(guān)鍵材料)高溫相的前所未有的穩(wěn)定性,從而即使在室溫下也能實現(xiàn)卓越的離子電導(dǎo)率,從而進一步推動全固態(tài)電池的實現(xiàn)以及該技術(shù)在電動汽車等應(yīng)用的普及。

今年7月初,豐田公司宣布,已經(jīng)在固態(tài)電池技術(shù)上取得了重大突破,能夠?qū)㈦姵氐闹亓俊Ⅲw積和成本減半。該公司稱,已經(jīng)開發(fā)出了提高電池耐久性的方法,并相信現(xiàn)在可以制造出續(xù)航里程為1200公里的固態(tài)電池,充電時間為10分鐘或者更短。

韓國

相關(guān)政策

2021年7月,韓國政府公布的“K-Battery Development Strategy”提到,韓國政府將協(xié)助研發(fā)固態(tài)電池等新一代電池技術(shù),并推動2027年全固態(tài)電池的實際商業(yè)化應(yīng)用。

今年4月,韓國宣布,計劃到2023年,將在電動汽車電池行業(yè)投資20萬億韓元(約合1102億元人民幣),以發(fā)展這一韓國國家安全和重要戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)。韓國產(chǎn)業(yè)通商資源部稱:“ 這項聯(lián)合投資將使韓國率先實現(xiàn)商業(yè)化固態(tài)電池生產(chǎn),成為世界上固態(tài)電池商業(yè)化的第一個國家?!?/p>

企業(yè)布局

韓國三大電池制造商LG新能源、三星SDI和SK On都已布局固態(tài)電池,其中,LG新能源預(yù)計于2026年實現(xiàn)全固態(tài)電池量產(chǎn);三星SDI去年3月宣布已經(jīng)開始建造業(yè)界第一條固態(tài)電池試生產(chǎn)線——S-Line,公司計劃在2025年完成技術(shù)驗證,2027年正式批量生產(chǎn);SK On去年1月宣布與美國佐治亞理工學(xué)院的Seung-woo Lee教授合作開發(fā)下一代全固態(tài)電池,公司計劃2025年開發(fā)硫化物全固態(tài)電池試制品,2029年實現(xiàn)商用化。

技術(shù)進展

韓國研究財團今年6月表示,高麗大學(xué)金東完教授研究組開發(fā)出了能夠解決現(xiàn)有全固態(tài)電池工藝問題的濕法基礎(chǔ)固體電解質(zhì)合成工藝技術(shù),成功開發(fā)出利用原材料和微波(波長范圍在1mm-1m之間)協(xié)同作用的濕法工藝。

通過此次研究,研究組不僅證明了利用微波的少量能量可以在短時間內(nèi)合成高純度的固體電解質(zhì),還一次性解決了傳統(tǒng)濕法工藝的問題。

歐美

政策布局

歐洲方面,2018年,德國投資10億歐元,組建了屬于自己的動力電池研究聯(lián)盟,支持固態(tài)電池發(fā)展,巴斯夫、大眾等國際巨頭加入聯(lián)盟。

2018年,歐盟更新了“地平線2020”(2018-2020)計劃,新增一個主題名為“建立一個低碳、彈性的未來氣候:下一代電池”的跨領(lǐng)域研究行動,新增資助計劃將在2019年提供1.14億歐元用于支持7個主題的電池研究課題,其中包括高性能、高安全性的車用固態(tài)電池技術(shù)。

2019年,歐盟批準(zhǔn)了“歐洲固態(tài)電池投資專項計劃”,由歐盟牽頭出資82億歐元,用于發(fā)展固態(tài)電池。

2021年,歐盟發(fā)布《2030電池創(chuàng)新路線圖》,明確固態(tài)電池為研發(fā)方向。

2022年5月,德國系統(tǒng)與創(chuàng)新研究所發(fā)布了《固態(tài)電池路線圖2035+》,來自德國和歐洲的100多名專家參與了該路線圖的制定。該路線圖從宏觀角度預(yù)測并詳細(xì)討論了最有前景的固態(tài)電池發(fā)展路線,并總結(jié)了固態(tài)電池在材料、組分、電芯和應(yīng)用層面上的現(xiàn)狀和前景,并與液態(tài)鋰離子電池在短( < 2025 )、中( < 2030 )和長( > 2030 )時間范圍內(nèi)的預(yù)期發(fā)展進行了比較。

美國方面,2019年8月,美國能源部宣布,總共向通用汽車投入910萬美元研究資金,其中 200 萬美元明確表示與固態(tài)電池的研發(fā)有關(guān)。

2021年1月,美國能源部宣布為7個項目額外提供4700萬美元的資金,其中包括高通量制造突破性聚合物電解質(zhì)以實現(xiàn)低成本固態(tài)電池。

2021年6月,美國國防部先進計劃研究局宣布啟動MINT計劃支持固態(tài)電池研發(fā),其中包括開展高密度固態(tài)電池研究。

2021年10月,美國能源部宣布資助2.09億美元支持先進動力電池技術(shù)研究,旨在實現(xiàn)全固態(tài)電池、快充技術(shù)等先進動力電池技術(shù)的研發(fā)突破。

2023年1月,美國能源部宣布向多個大學(xué)、企業(yè)資助4200萬美元,其中包括多個固態(tài)電池項目的研發(fā)。

2023年4月13日,美國能源部能效和可再生能源辦公室(EERE)發(fā)布了一項資金約為1600萬美元的資助實驗室呼吁(De-LC-0000027:國家實驗室征求加強國內(nèi)固態(tài)和液流電池制造能力的建議),召喚主題1為發(fā)展創(chuàng)新的固態(tài)電池制造能力。

企業(yè)布局

今年年初,寶馬集團在公司公告中表示,將與美國初創(chuàng)公司Solid Power啟動下一階段全固態(tài)電池的聯(lián)合研發(fā),并在其自己的電池制造中心(CMCC)采用Solid Power的全固態(tài)電池中試生產(chǎn)線,進而朝著長遠(yuǎn)目標(biāo)——全固態(tài)電池的量產(chǎn)邁進。

另一家初創(chuàng)公司QuantumScape獲得了大眾集團累計3億美元投資,并在2022年向大眾交付了第一批A樣原型固態(tài)電池供測試。

美國的固態(tài)電池研發(fā)由初創(chuàng)型科技公司主導(dǎo),如QuantumScape、Solid Power、Solid Energy Systems等,這些初創(chuàng)公司已得到了寶馬、大眾、現(xiàn)代等汽車巨頭和多家風(fēng)投基金的投資。

技術(shù)進展

今年5月,美國杜克大學(xué)的研究團隊及其合作者發(fā)現(xiàn)了硫銀鍺礦(argyrodites)化合物的原子機制,使其成為固態(tài)電池電解質(zhì)和熱電能量轉(zhuǎn)換器的有吸引力選項。

今年6月,美國橡樹嶺國家實驗室宣布開發(fā)出一種加工工藝,可改善固態(tài)電池電解質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu),大幅提升其性能,有助于研制出實用化的固態(tài)電池。相關(guān)研究成果發(fā)表于美國化學(xué)學(xué)會《能源通訊》。

總結(jié)

固態(tài)電池市場空間巨大,國海證券研報預(yù)計,2021-2030年全球固態(tài)電池出貨量將高速增長,至2030年或?qū)⑼黄?50GWh,市場空間有望達到1500億元以上。

在固態(tài)電池領(lǐng)域,日本走在了其他國家的前頭,不過,韓國、歐洲、美國,包括中國,正在全力追趕。值得注意的是,各個地區(qū)選擇的固態(tài)電池技術(shù)路線不同:日韓聚焦硫化物路線,歐洲聚焦聚合物路線,中國聚焦氧化物路線,美國技術(shù)路線則更加多元化。

雖然全球企業(yè)都在加快推進固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化,但是,固態(tài)電池真正量產(chǎn)仍有一段很長的路要走,需要攻克材料、技術(shù)等方面的難題。有專家認(rèn)為,固態(tài)電池商業(yè)化的窗口期應(yīng)該是2025-2030年期間,2025年可能是小批量的,2030年可能會有更大規(guī)模的發(fā)展。

如今,電池制造業(yè)已是我國國民經(jīng)濟建設(shè)中最重要的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè),電池產(chǎn)品在我國新形勢下的產(chǎn)業(yè)升級與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型方面具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。為了健全電池制造技術(shù)技能人才評價體系,完善電池制造職業(yè)崗位規(guī)范,全面提高電池制造職業(yè)從業(yè)者專業(yè)水平,由中國電子節(jié)能技術(shù)協(xié)會、中國綠色供應(yīng)鏈聯(lián)盟電池專委會、中國電子節(jié)能技術(shù)協(xié)會電池專委會將于2023年舉辦國家電池行業(yè)職業(yè)等級評價(高級)培訓(xùn),現(xiàn)面向全國招生。

本屆培訓(xùn)班邀請國內(nèi)著名專家講課,主要涉及目前熱門的氫燃料電池、動力鋰離子電池技術(shù)、鉛酸電池技術(shù)、電池材料、 電池應(yīng)用技術(shù)、儲能電池、電池設(shè)備、電池回收再生、電池梯次利用技術(shù)、電池材料、電池檢測等專題,內(nèi)容充實、新穎、實用。歡迎咨詢了解!

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