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全固态电池会不会颠覆主流的动力电池市场？
8月28日，中创新航在成都举办了规模宏大的2024全球生态大会，并重磅推出“无界”全固态电池，能量密度高达430Wh/kg，容量超过50Ah，同时在电池运行压力、寿命、功率方面均取得重要突破。计划于2027年小批量装车，2028年量产。 不过值得注意的是，虽然将全固态电池作为颠覆式的技术创新，但中航高层并不认为其会率先应用在主流的动力电池市场，而是会在某个细分市场，比如对能量密度和安全更加注重的eVTOL电动飞机领域。那么，作为当下最为火爆的技术方向，全固态电池到底会不会颠覆主流的动力电池市场，本文带您一探究竟。 一、全固态电池技术路线回顾 全固态电池原本有三条技术路线，分别是聚合物，氧化物以及硫化物（参考全固态电池路在何方），最近三年来又新增了一条卤化物路线（参考丰田固态电池也用卤化物电解质？），所以目前是多种路线并存的现状。其中锂离子电导率最高的是硫化物电解质，达到了32mS/cm, 是目前液态电解液的三倍（10mS/cm）; 而且材料相对成熟度也更高，日韩企业也已经深耕多年，是短期内最有希望量产的。 此外，硫化物电解质的密度比较低，只有2g/cm3左右，与液态电解液相比增加幅度较少（1.2g/cm3）, 对于高比能电池比较友好，是目前国内众多企业面向下一代400Wh/kg电池的不二之选。此前广汽集团发布的400Wh/kg的全固态电池就是采用的硫化物电解质，这次中航发布的430Wh/kg“无界”电池大概率也是该路线。 不过要注意的是，硫化物电解质对环境湿度十分敏感，容易释放有毒的硫化氢气体，并且材料表面结构发生变化，离子电导率下降明显。其加工性能堪忧，很难大规模量产。 所以在9月1日举办的第三届世界动力电池大会上，宁德时代CEO曾毓群讲到，如果用数字1到9，表示固态电池的技术和制造成熟度，目前宁德时代研究进展也处在4左右，只是做出了一些器件样品，进行一些实验验证。“但是对比全世界的情况，我们的研究应该算是领先一大步，或者用英文说Second to none”。 这句英文Second to none值得我们去深入分析。字面意思来看，这代表了宁德时代硫化物全固态电池放眼全球来看是首屈一指，无出其右。 不过虽然C公司宣称在固态电池领域已经有十多年的积累，组建了接近千人的固态电池和新体系电池研发团队。但是针对硫化物全固态电池，业内公认日本丰田是最早研究的，而且在相关发明专利上也是遥遥领先。那为何曾总会说自家的电池Second to none呢？这可能跟电池的应用场景相关。 二、全固态电池的应用场景 全固态电池的核心是提升安全，而对于锂电池而言，安全跟能量密度一般是负相关。所以说大部分企业发展全固态电池的初衷就是为了能够在超高比能量的电池上兼顾安全性能，比如中创新航，起初将固态电池比能量定为300Wh/kg；而近两年发现液态电池比能量320Wh/kg时也能一定程度上解决其安全问题，所以就把全固态电池的目标瞄准到400Wh/kg以上。 但是400Wh/kg的电池对于主流电动汽车而言并不是必须的，极氪001上140kWh的麒麟电池，电芯能量密度只有285Wh/kg左右（参考麒麟电池首款高比能电芯分析）。所以中航把全固态电池的应用场景定在了某些细分领域，比如对能量密度和安全要求更高的eVTOL（电动飞机或者飞行汽车,电池成本占比较低）。宁德时代的500Wh/kg凝聚态电池也是瞄准了商用大飞机这个细分市场，并没有打算用在新能源汽车领域。 那么，固态电池到底能否应用在主流的电动汽车领域呢？这要从该应用领域对电池的指标要求来看。根据艾媒咨询的调研报告，目前制约消费者购买汽车的主要是续航里程，充电速度，安全以及成本。 前文已经提到过，随着CTP技术的普及，现在液态三元电池已经能实现千里续航，连磷酸铁锂都能实现超过800km的续航（参考小米SU7从小米SU7 Pro看神行全能电池），所以用超过400Wh/kg的全固态电池提高续航里程并没有太大必要性。 此外，固态电池的成本跟同体系液态电池相比较也没有任何优势，甚至会高出好几倍，所以在主流电动汽车市场基本无法大规模使用。 就连欧阳明高院士对固态电池的发展进程也是持非常谨慎的态度，并没有一步到位的想法，而是采用分步走的策略。 首先重点攻关固态电解质，2025年以200Wh/kg和400Wh/L为目标，打通全固态电池技术链，三元和石墨正负极基本不变，确立主体电解质；这一步的核心是验证全固态能否将能量密度更高的三元电池热失控温度改善到磷酸铁锂的水平。 第二步和第三步分别重点攻关高容量复合负极和高容量复合正极，在2030年以及2035年实现400Wh/kg和500Wh/kg的阶段目标。 这里面尤其是注意的是2025年200Wh/kg的全固态电池，在能量密度上甚至还低于目前主流的三元电池，成本上肯定也要更高，那么其应用场景会在哪里呢？笔者在此前的文章中分析过，大概率会是目前丰田汽车一家独大的HEV领域（参考全固态电池的技术路线图会是怎样的？） 首先正负极材料都是成熟体系，尤其是石墨负极体积膨胀较小，电池施加的压力也小很多，这样只需要解决固态电解质的问题即可，不必过多考虑主材本身的问题。 其次，固态电解质的导入会导致能量密度下降，而HEV电池主要考虑功率和循环，对比能量要求很低。 第三，硫化物电解质温度范围很宽，可以在-40~85℃下使用，避免了热管理的需求，降低了系统成本。由于HEV电池一般只有1~2kWh成本更加可控，而循环寿命上进行初期验证，哪怕无法满足要求也能通过及时更换来解决。 所以说丰田一开始把固态电池定位在HEV车型上应该是经过深思熟虑的，后面打算直接用在BEV上应该是看到了其高比能的潜力。如果宁德时代曾总说的Second to none属实，那么丰田在硫化物高比能电池的进展可能没有那么顺利。 小结：虽然全固态电池是今年锂电池领域最为火爆的技术热点，但其应用场景并不一定是主流的新能源汽车，其高昂的成本和极高的比能量并非是该领域必须的。大概率会在某些细分市场率先取得应用，比如需要高比能和高安全的电动飞机领域，以及对功率要求极致的HEV领域。 全固态电池取得应用的核心是把高比能三元电池的热失控温度改善到跟磷酸铁锂电池相近的水平。按照欧阳明高院士的研究，如果能够把热失控限制在固固反应，三元电池安全性提升到磷酸铁锂电池这个完全可以做到的。至于成本方面，三元电池无法跟磷酸铁锂相媲美，得需要更为先进的复合正极了（比如中航生态大会上发布的尖晶石LNMO电池）。
来源：言之成锂
科学家开发出新型水系有机液流电池
近日，中国科学院大连化学物理研究所研究员李先锋、研究员张长昆团队联合长春应用化学研究所研究员李胜海研究员在水系有机液流电池研究方面取得新进展。合作团队提出了原位电化学氧化合成方法，制备出耐氧性的萘衍生物，其在液流电池中作为正极活性分子展现出良好的稳定性。研究发现，在正极电解液连续鼓入空气的条件下，该电池仍能够稳定循环600圈（超过20天）以上，证明了萘衍生物正极活性分子具有优异的空气稳定性。基于此，团队实现千克级分子制备，并成功将其应用于电堆测试。相关成果发表在《自然-可持续》上。基于空气稳定萘型衍生物的水系有机液流电池。大连化物所供图 液流电池有机活性分子的稳定性和成本是重要评价标准。目前，有机活性分子面临水溶性相对较低、稳定性差、合成成本高等问题。尤其在非惰性气体保护下，有机活性分子的结构稳定性和电池的循环稳定性受到巨大的挑战。 工作中，为合成低成本、高稳定性的有机活性分子，李先锋和张长昆团队以大宗性化学品羟基萘作为底物，采用化学合成和电化学合成相结合的制备策略，制备出多取代基修饰的萘醌活性分子。该方法简单高效，无需复杂的分离纯化过程，简化了合成步骤的同时降低了成本。此外，团队通过原位核磁共振和离线液质联用等谱学方法，分析了不同结构衍生物的电化学反应机理。结果表明，在电化学氧化阶段，萘衍生物羟基对位侧的苄胺官能团离去，并与水反应氧化生成萘醌，进一步与水加成生成多取代的萘醌活性分子。理论计算和实验结果表明，二甲胺官能团提高了萘醌分子的溶解性的同时对分子活性中心起到保护作用，从而提升了高浓度电解液的稳定性。研究团队进一步采用一体化装置将萘活性分子的合成过程进行放大，单次可制备5千克萘衍生物分子，并进行了电堆稳定性测试。 该研究有望为低成本、高稳定液流电池活性分子的结构设计及合成方法优化提供新思路，有助于将水系有机液流电池规模化和实用化。
来源：中国科学报
多氟多“高性能钠离子电池关键材料研发和储能系统示范应用”项目获批2024年河南省重大科技专项
近日，河南省财政厅、河南省科技厅下发了《关于安排2024年第四批省创新研发专项经费预算的通知》，由多氟多新材料股份有限公司牵头申报的2024年河南省重大科技专项“高性能钠离子电池关键材料研发和储能系统示范应用”项目成功获批。这是公司继“锂离子电池关键材料晶体六氟磷酸锂研发及产业化”“超净高纯电子级氢氟酸研发及产业化”“高性能锂离子电池用新型电解质盐开发”“集成电路用电子化学品关键技术研发及产业化”项目之后获得的第五个省级重大科技专项，对于推动河南省经济高质量发展，促进科技创新和产业升级具有重要意义。 钠离子电池是新能源产业重要发展方向，其具有成本低廉、安全性高、功率特性优、高低温性能佳等优势，在电动汽车、储能等领域可作为锂离子电池的有效补充，具有重要的经济价值和战略意义。但同时存在能量密度低、循环耐久性一般等问题，而且产业链不成熟，综合成本优势不大，需要在电池及材料体系上进一步突破技术瓶颈，实现规模化生产和推广应用。该项目完成后，可提升钠离子电池安全性、能量密度、循环性能，降低钠离子电池制造成本，为河南省新能源产业发展作出新的贡献。 该项目由多氟多新材料公司牵头，联合多氟多新能源、河南省氟基新材料产业研究院、中科院过程所、龙子湖新能源实验室、郑州大学、河南大学、河南理工大学等企业、高校、科研院所，构建了产学研紧密结合的研发队伍，聚集了省内外最优质的研发力量，在钠离子电池体系理论研究、技术开发及产业化方面积累了丰富经验，为项目实施奠定坚实基础。项目围绕“钠离子电池关键材料结构设计机理和储能机制研究；高容量、高电压正极材料设计开发；高比容量、高首效硬碳负极材料改性及规模化制备，宽温域、低阻抗、低产气电解液开发；长寿命、宽温区、高倍率钠离子电池设计及可靠性制造技术和储能系统示范应用”五个课题进行研究开发，全覆盖材料研发、电池制造和系统应用。 长期以来，多氟多依靠技术创新和产业升级，走了一条“新材料支撑新能源，新能源牵引新材料”的产业发展路径，形成了“以氟为基、制能依氢、行之有锂、坐地为钠”的新能源体系。本项目实施，搭建了科技与产业、高校科研院所与企业合作的桥梁，旨在突破钠离子电池及关键材料制备技术瓶颈并实现产业化，达到国际先进水平，培养一批钠离子电池产业链领域核心技术人才。对提升钠离子电池技术进步具有推动作用，为河南省加快布局新型储能产业，全面实现绿色低碳转型提供支撑。
来源：多氟多
南都电源中标990MWh储能电池采购项目
日前，南都电源中标中国电气装备集团储能电池集中采购项目，中标总容量达990MWh。本次项目中标将进一步巩固公司在储能业务领域的优势地位。 南都电源此次中标产品规格为280Ah锂电池。根据招标文件规定，中标280Ah电池的企业可选择280Ah或314Ah产品供货。 南都电源储能专用电池创新性采用四卷芯和双蝴蝶焊工艺设计，有效兼顾生产效率和电芯性能，为产品的低阻抗、长循环、高安全奠定工艺基础。 针对长循环的关键技术难题，南都电源采用低膨胀低锂耗负极、高温极致稳定电解液和固态电解质技术，稳固阳极界面、均匀锂离子分布，解决了电池阳极坍塌和锂枝晶难题，同时以正负极双重补锂技术，全生命周期补偿锂损失，实现电池超长寿命。 南都314Ah电池拥有20年超长寿命，能量效率超96%，体积能量密度超过390Wh/L，循环寿命可达12000次。 南都电源始终致力于以技术创新，推动新能源技术的进步和应用。未来，南都电源将继续提升核心竞争力，为全球绿色能源的推广和应用贡献力量。
来源：南都电源
辽宁布局锂电池、全钒液流电池、飞轮、压缩空气储能等多种技术路线
8月29日，辽宁省发展改革委发布对省政协十三届二次会议关于加快建设清洁能源强省（第143号）提案的答复。 文件提出，辽宁省有序推进储能电站建设，推进电力源网荷储一体化和多能互补发展。2024年，印发《关于印发全省2024年度第一批新型储能电站项目的通知》，在新能源富集地区及负荷中心地区推动建设一批总规模350万千瓦的新型储能项目。其中，在朝阳市布局70万千瓦新型储能项目，涵盖锂电池、全钒液流电池、飞轮、压缩空气储能等多种技术路线。 下一步，我省将继续支持辽西北新能源富集地区风电光伏发展，同时积极开展锂电、全钒液流、飞轮、压缩空气、钠电等储能试点，推动新型储能规范化、多元化、产业化、市场化高质量发展。 原文如下：对省政协十三届二次会议关于加快建设清洁能源强省（第143号）提案的答复 刘朝震委员： 您提出的关于加快建设清洁能源强省的提案收悉，现答复如下： 一、关于您提出的加快构建新型能源电力系统的建议 为加快建设新型电力系统，为辽西北地区清洁能源发展和消纳打开空间，我省重点加强了新能源富集地区的电网建设。“十四五”期间，我省23项500千伏输变电工程纳入国家“十四五”规划，其中服务辽西北地区高质量发展的项目就有17项，总投资114亿元。 下一步，我省将加快构建以新能源为主体的新型电力系统。一是全力推进辽电外送纳规工作，力争在“十五五”期间有所突破。建设跨区电力外送通道对于拓展省内电源发展空间具有重要作用，我省将充分利用好现有省间联络通道，不断提升外送份额。二是坚决贯彻落实习近平总书记在新时代推动东北全面振兴座谈会上的指示精神，积极支持风光火核储一体化能源基地建设。省电力公司将按照我省开发建设计划，全力做好配套工程建设。 二、关于您提出的积极探索清洁能源一体化发展新路径的建议 我省高度重视辽西地区能源发展。截至2023年底，朝阳市、阜新市、葫芦岛市的风电装机分别为232.37万千瓦、339.31万千瓦、27.19万千瓦，辽西地区风电装机占全省风电装机41.9%，光伏装机分别为242.91万千瓦、134.21万千瓦、76.42万千瓦，辽西地区光伏装机占全省光伏装机47.4%。我省有序推进储能电站建设，推进电力源网荷储一体化和多能互补发展。2024年，印发《关于印发全省2024年度第一批新型储能电站项目的通知》，在新能源富集地区及负荷中心地区推动建设一批总规模350万千瓦的新型储能项目。其中，在朝阳市布局70万千瓦新型储能项目，涵盖锂电池、全钒液流电池、飞轮、压缩空气储能等多种技术路线。 下一步，我省将继续支持辽西北新能源富集地区风电光伏发展，同时积极开展锂电、全钒液流、飞轮、压缩空气、钠电等储能试点，推动新型储能规范化、多元化、产业化、市场化高质量发展。 三、关于您提出的全省协调联动打造清洁能源产业集群的建议 我省依托风光资源优势、电力消纳优势和产业基础优势，全力打造新能源装备产业集群，培育和发展新质生产力。目前，我省初步显现沈阳新型储能、大连氢能、丹东和营口海上风电、阜新陆上风电、朝阳光伏等6大产业集群。 下一步，我省将加快推进清洁能源强省建设，立足全省资源禀赋和各地发展的比较优势，以提高产业集中度为根本落脚点，统筹谋划全省清洁能源发展整体布局，强化总体设计和统筹协调，在政策制定、产业布局、招商引资、项目规划上，有针对性地向发展基础较好、资源富集的地区倾斜。一是围绕推进松辽清洁能源基地建设，重点支持辽西北等地区发展陆上风光基地，打造阜新、朝阳新能源基地。二是积极探索重点项目共建、发展红利共享的协同发展机制，促进辽西地区能源电力产业协同发展。 四、关于您提出的优化清洁能源发展环境的建议 我省持续优化能源营商环境，深入推进“放管服”改革，加大简政放权力度，持续放宽准入限制，持续强化对能源领域取消下放事项的事中事后监管。健全电力、热力和燃气无障碍入网、过网和公平调度机制。及时开展配套电网工程前期工作，不断提升接网效率和服务质量，公平无歧视地向清洁能源项目业主提供电网接入服务，保障及时顺利并网。省财政厅认真落实税收优惠政策，积极筹措资金支持清洁能源产业发展。同时，我省绿电交易规模稳居全国前列，交易政策宽松，供给充足，成效卓著，截至2023年全省绿电累计交易电量67.92亿千瓦时，排名全国第四，绿证累计交易44.31张，成交量排名全国第十。 下一步，我省将充分吸纳您的建议，进一步优化清洁能源发展环境。省生态环境厅将积极配合和支持我省清洁能源电网智能系统的规划及相关项目的前期工作，提前介入，主动帮扶，做好环保要素服务保障工作，所有项目环评审批时间压缩到法定时限的50%。省发改委将会同有关部门，加强风电光伏布局与国土空间布局、产业发展、生态红线等方面的衔接协调，为清洁能源高质量发展提供坚实保障。 辽宁省发展和改革委员会 2024年6月14日
来源：辽宁省发展改革委
宁德时代董事长曾毓群：电池技术路线的关键是材料
曾毓群认为，动力电池行业必须迈进高标准发展阶段，高安全是行业可持续发展的生命线。就动力电池起火等问题，他认为，现在市场上一些动力电池的安全系数远远不够。 他呼吁要建立绝对的安全标准红线，“竞争先放在一边，把消费者安全的标准放在前面”。 曾毓群表示，高性能打开了行业新的增长空间，比如电动飞机打开想象空间。他提到，搭载宁德时代电池的电动飞机在2024年底首次飞行。 他还提到当前的固态电池热点，曾毓群认为固态电池的关键是材料和化学体系，这里包括软包电池、圆柱电池等技术路线。他表示：“古语说‘文质彬彬，然后君子’。文质彬彬才是君子的主要标准，文是表面，质才是核心的本质。”曾毓群说，把材料做好是基本功，起决定性因素。 他最后说，动力电池行业要练好材料体系的“基本功”，发挥创新的“想象力”。
来源：每日经济新闻
