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山东欣旺达规划建设7条动力电池、储能电池生产线 助力枣庄锂电产业发展
新春伊始，枣庄市高新区的新能源企业已经投入到紧张而有序的生产中，全力以赴抢抓早春生产经营的黄金期。 走进山东欣旺达BEV方形铝壳电池生产线扩建项目，工人正在对各种工艺、电气、仪表设备的性能以及生产装置系统进行联动运行调试，该项目已具备产能约4.5GWh/年，满足约120000辆高性能电动汽车的需求。 山东欣旺达新能源有限公司政府事务部经理李远东说：“BEV方形铝壳电池目前的产品订单情况呈现出供不应求的态势，这反映了市场对高性能电池需求的持续增长。为了满足这一需求，我们正在加班加点生产，这两条新产线的正式投产将极大地缓解当前的生产压力，提高我们的产能，确保每一块电池都能按时交付到客户手中。” 目前，山东欣旺达一期工程的6条产线中已有4条正式投产，二期、三期工程分别投资65亿元，规划建设7条生产线，项目建成后将有力推动枣庄锂电产业的发展。 山东欣旺达新能源有限公司政府事务部经理李远东说：“我们所有产线全部投产后，山东欣旺达将实现年产能50GWh，成为鲁南地区最大的动力电池、储能电池及配套生产基地。”
来源：闪电新闻
别急！固态电池还在“打桩”
随着中国全固态电池产学研协同创新平台（CASIP）挂牌成立，新能源汽车行业的关注点再度落到这一动力电池新技术领域。据介绍，该创新平台旨在发挥带动作用，积极引导和组织整车、动力电池、关键材料企业和有关高校、科研院所开展协同创新，共同推动全固态电池技术突破和产业化应用。同在近期，辉能科技计划IPO等固态电池企业的最新动态也屡屡见诸报端。 近年来，行业对固态电池的产业化翘首以盼，但此事心急不得。作为CASIP牵头人之一的中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高直言，全固态电池有可能2030年前后实现产业化。在此之前，行业发展渐近式半固态技术路线的同时，还要防范激进型全固态技术路线带来的颠覆性风险。探索脚步越迈越大 当前，中国动力电池产业处于全球领先地位，在液态锂离子电池领域取得了显著进步，但随着新能源汽车的市场化发展，市场对动力电池提出了更高要求，高可靠、高安全、高能量密度成为企业发力的主要方向，全固态电池正是路径之一。 记者了解到，我国固态电池技术研发突飞猛进。来自国家知识产权局的数据显示，我国关于固态电池的专利申请保持上升势头，2022年就有785项，其中有效实用新型专利150项；2023年专利申请604项，其中有效实用新型专利90项。宁德时代、国轩高科、蜂巢能源、屹锂新能源、锂威能源、中汽创智等企业都有多项关于固态电池材料、工艺及制备方法的专利申请。 与此同时，不少整车企也陆续自行或以合作方式展开对固态电池的研发。一汽与远景动力联合申请了《全固态电池模组及其装配方法》专利；吉利与旗下绿色智行联合申请了《一种极片、极片的制备方法、电池、电池模块、电池包及装置》专利；北汽与旗下北汽蓝谷联合申请了《固态电解质、固态电池及其制备方法》专利；极氪增资宁波威睿后，便有了自研电池的能力，与吉利共同研发了一种固态电解质材料及其制备方法与应用，能够提高固态电解质材料的导电性能，提升全固态电池的能量密度。 上汽集团于2023年8月与清陶能源合资成立了上汽清陶，并于今年1月在互动平台表示，2024年开始，半固态电池将率先在智己L6等新车型上实现量产应用，公司正加紧推进相关工作，力争早日将产品投放市场，并实现在整车上的产业化应用，拉开中国汽车固态电池“上车”帷幕。 在配套整车的探索方面，上汽与清陶能源合作的第一代固态电池在2022年完成了装车试验，在实现“系统级零热失控”的前提下，单体能量密度达到368Wh/kg（相比磷酸铁锂电池，能量密度提升100％以上），测试车辆最大续驶里程达1083公里。2023年5月，赣锋锂业表示，公司一代固态电池已经开始量产，二代固态电池安全性能完全达到车规级要求，研发样品的循环性能也已达到车企的要求。此外，2022年，首批东风固态电池示范运营车正式交付，50辆东风固态电池汽车已在江西、湖南等6省10地累计行驶超120万公里。目前，东风汽车研发出了第二代固态电池，有望在2024年搭载应用，可使整车续驶里程达800公里以上。技术壁垒尚未跨越 纵观固态电池的发展历程，根据电解质类型的不同，可分为聚合物固体电解质、氧化物固体电解质和硫化物固体电解质。中汽创智科技有限公司首席科技官、工学博士周剑光向《中国汽车报》记者介绍道，从时间线来看，聚合物固体电解质在车端最早实现应用，如法国博洛雷的电动汽车使用的就是聚合物固体电解质，但这类电解质体系目前只适配磷酸铁锂正极，故而电芯能量密度有限；从市场端来看，氧化物固体电解质在国内比较热门，可以应用于固液混合电池，目前许多企业在做的半固态电池都采用这条技术路线；从长远来看，硫化物固体电解质，因为离子电导率很高，可与电解液的离子电导率相媲美，同时考虑到其相比于氧化物电解质具有更好的加工性能，最具应用前景。 据了解，业内对于固态电池的分级界定，以电芯中固态电解质含量为依据，半固态锂电池电芯中固态电解质含量达90％～95％；准固态锂电池电芯中固态电解质的占比进一步加大，通常在95％以上，是半固态锂电池向全固态电池过渡的阶段；全固态锂电池的电芯则全部由固态电极和固态电解质材料构成。比如，蜂巢能源的果冻电池、宁德时代的凝聚态电池都属于半固态电池。现阶段，半固态电池技术基本成熟，不少产品进入试装车阶段。凯联资本行业分析师朱涛提出，半固态电池走向量产只是时间问题，但从半固态电池到固态电池，存在巨大的技术“鸿沟”。 中科院电工所前研究人员周康（化名）对此表示认同：“半固态电池可以简单理解为凝胶状态，介于液态和固态之间，比液态安全，但没有固态安全；倍率性比固态好，但没有液态好，是一个中间产物。尽管只有5％～10％的液态电解质，但半固态电池和液态电池差距并不大；而如果电解液完全变成固态，电解质中的离子将移动困难，直接影响电池性能，使得导电率低，倍率性差，还影响电池寿命。” 全固态电池并不是半固态电池的延续，不存在一脉相承、承前启后一说。周剑光解释说：“半固态与全固态是两种完全不同的电池形态。从半固态到全固态电池，无法从‘此岸’的过去预测‘彼岸’的未来。在产业化方面，全固态电池目前来看只有硫化物体系最有希望，但硫化物全固态电芯的商业化仍然面临很多困难。首先是技术层面，如硫化物固体电解质涂布体系的适配性问题，在硫化物固体电解质成膜开发过程中无法使用传统动力电池经典的PVDF-NMP涂布材料体系，需要筛选出满足要求的全新涂布材料体系，这是一项较为艰巨的任务。其次，硫化物电芯的界面问题，在电芯设计、加工及应用环节都需要切实可行的方案妥善解决。” 此外，固态电池在配套装备开发方面和相关设备产业链尚不成熟。周剑光表示，由于硫化物固体电解质对水分极为敏感，对硫化物固体电解质制备和应用的环境及设备要求较高，尤其是规模化制备方面尚无成熟经验可供参考，因此需要强有力的非标装备开发能力支撑。需要警惕“欲速不达” 在周剑光看来，虽然我国在全固态电池方面起步较晚，但通过引进、模仿、学习能够节省不少的初步创新成本，具备一定的后发优势，有望发展成为高速增长的主要动力。 欧阳明高指出，全固态电池产业路线图不是一家公司所能确定的，需要很多具有实力的公司共同参与，技术产业化的时间在2027～2030年，这是全行业的共识。人工智能的快速发展正在改变材料的研发范式，这是全固态电池大幅加速推进的底气，也将为2030年前后实现全固态电池产业化突破增加了确定性。 有信心是好事，但显然也有业内人士认为此事没有那么乐观。“到2030年还有6年，尽管不清楚6年后产业发展情况会如何，但我认为3～4年内技术不会有太大突破。”在周康看来，量产和产业化完全是两个概念，技术成熟就可以生产产品，但产业化不是一两家企业就能实现的，而是整条产业链上的企业都能够做到；只有达到一定规模，产品成本才有下降空间，否则以液态电池5、6倍的价格，固态电池凭什么在市场上中立足？ 欧阳明高也指出，虽然到2030年全固态电池有望实现产业化，但在当下阶段企业还应脚踏实地解决关键问题。他直言：“现在，很多企业迫不及待将固态电池装车，但如果没有解决好这个领域的关键问题，装车也只是作秀，欲速不达。” 据了解，目前固态电池的整个产业链基础还不成熟，从液态电池转向全固态电池，从原料到基材生产，从电芯／电池包装配到电池生产应用再到电池回收，全生命周期的产业链都会发生巨变。现阶段，行业对全固态电池的研发认识还不统一、力量比较分散、产学研不协调，需要联合起来建立协同创新平台，共同突破全固态电池产业化的关键技术，这正是CASIP建立的初衷。 除了CASIP，中国一汽、东风汽车、长安汽车、中国科学院、清华大学、北京大学、中汽创智、力神、贝特瑞、当升、国联研究院等27家单位联合组建了“中央企业固态电池产业创新联合体”，旨在加强与产业链上下游单位协作，构建独具特色、优势互补、结构合理的产业增长引擎，加快固态电池关键材料及关键技术开发、创新成果产出及孵化转化，共同推动我国固态电池技术的研发和应用，为动力电池及新能源汽车产业发展注入新动力。 此外，不得不指出的是，全固态电池能否尽快装车，不仅要看研发端的进展，更要看市场需求。企业需要进一步深入挖掘、剖析细分赛道市场中具备核心竞争实力的全固态电池方案，结合开发、量产成本，综合考虑全固态电池装车的必要性。在创新与“守拙”之间，更重要的是不能因小失大、顾此失彼，不能为了全固态电池产业化，影响当前的动力电池产业发展。
来源：中国汽车报网
电池市场持续繁荣，但问题也越来越多
市场对电池的需求将从2022年的约800GWh飙升至2030年的4900GWh，LFP电池将很快成为主流，钠离子电池将进入市场，电池企业必须迅速行动，确保原材料供应。 “欧洲、美国和中国的法规需要从经济、环境和社会等方面全面考虑可持续发展问题，而不是只关注某一方面。”充满活力的市场 电池是绿色转型的基石。没有电池，就没有电动汽车、轮船或飞机，也就没有可再生能源的存储选择。因此，电池市场，尤其是锂离子（Li-ion）动力电池市场正在蓬勃发展。但是，这种增长也带来了巨大的挑战--电池需要大量资源，目前的技术还不完善，而且该行业还面临着可持续发展的问题。那么，未来会怎样呢？ 到2030年，全球电池市场将继续以34% 的年复合增长率快速增长，需求量将达到约4900GWh。这比2022年的预测高出900GWh。已宣布的全球产能也大幅增加，目前预计到2030 年将达到约8930GWh。然而，由于市场整合，我们预计市场不会出现产能过剩。“美国的《通货膨胀削减法案》正在撼动电池市场，现在美国对投资者的吸引力远远超过欧洲”。 欧洲新电池法规的通过是可持续发展方面的重要最新进展。这些法规包括可回收成分目标和申报每块电池碳足迹的规定。新的电池细分市场（如专为客机制造的电池）的增长标志着技术性能的显著转变，而新的地方法规（如美国的《通货膨胀削减法案》（IRA））的出台则凸显了地区之间的竞争力。这些事态发展对市场参与者产生了若干战略影响。首先，我们认为欧洲监管机构必须采取行动，在进口（可能不像欧盟那样受到严格监管）和本地生产之间创造公平的竞争环境，并应对IRA等法规带来的商业挑战。材料变革的重要性 随着资源的减少，特别是正极活性材料的减少，电池材料的重点现在是改进生产技术、确保供应和探索锂离子电池的替代品。例如，生产商正通过与矿商合作和达成协议来确保供应，而新的锂生产技术，如直接锂提取技术，有望降低排放。此外，与传统锂离子电池相比，磷酸铁锂（LFP）电池在成本、安全性和材料供应方面具有优势，可能成为主流，而具有潜在成本优势的钠离子电池正在成为锂离子电池的替代品。例如，这对电池制造商的影响是，他们需要确保电池技术的灵活性，以应对原材料采购方面的挑战。欧盟应通过与澳大利亚、印度尼西亚和阿根廷等拥有相关电池原材料生产能力的国家签订自由贸易协定来支持这一举措。更环保的汽车，更快的充电速度 预计在未来几十年内，电动汽车将占锂离子电池需求量的 80%左右，因此，用于电动汽车充电的可再生能源比例是决定电池可持续性的关键因素。 电动汽车充电是电池使用的关键性能指标，充电的方便性和速度是影响电池竞争力的主要因素。快速充电技术不断改进和发展，电动汽车车主的满意度也在不断提高。与此同时，随着一些新公司进入市场，换电正成为充电的一种可行替代方式。只有通过减少电力的二氧化碳排放量，才能实现电动汽车的可持续发展。这意味着监管机构必须着手实现电网的去碳化。同时，原始设备制造商必须明白，快速充电正在成为一个关键的差异化因素。除了电动汽车，储能系统制造商必须开始探索钠离子电池的机遇。
来源：无
全国首套电力储能电站用钠离子电池储能系统研制成功
近日，由南方电网广西电网公司联合南方电网储能股份有限公司、溧阳中科海钠科技有限责任公司、中国科学院物理研究所等多家单位联合攻关的全国首套电力储能电站用钠离子电池储能系统成功研制。这标志着国内在大容量钠离子电池储能系统的研制方面取得了标志性突破，将有力推动钠离子储能行业发展。 经中国工程院院士蒋剑春，中国科学院院士程时杰、张跃，欧盟科学院院士孙金华等4位院士及来自高校、企业、科研院所的资深专家鉴定，本产品整体达到国际领先水平。 据介绍，钠离子电池具有成本低廉、安全高效、资源丰富等不可比拟的优势，与锂等稀缺资源相比具有更好的可持续性。项目团队依托国家重点研发计划项目，围绕高性能电芯规模制备、系统集成和安全防控等关键技术开展攻关，形成了具有自主知识产权的钠离子电池制备及系统集成技术。 钠离子储能系统在研发过程中面临电池效率低、缺少系统集成技术和安全防护技术难题，严重制约系统能量转化率，项目团队从优化电池本体材料、系统架构设计、系统安全防控策略等多方面着手，突破困境，成功提升了储能系统能量转化效率，研制的首套10兆瓦时钠离子储能系统经测试，系统能量转化效率达到92%以上，并在安全可靠性和全生命周期成本上比传统的锂离子储能电池系统更具优势。同时，项目研制的10兆瓦时级电力储能电站用钠离子电池系统可灵活、模块化组合扩展，达到百兆瓦时级以上规模，如100兆瓦时级钠离子电池储能电站可通过10套10兆瓦时钠离子电池储能系统并联实现。 下一步，南方电网广西电网公司将依托本技术成果在南宁等地分期建设投产100兆瓦时钠离子电池储能系统，推动钠离子电池在大规模储能领域的产业发展和工程应用，并加快以“租赁服务兜底、辅助服务与现货交易增加利润”的商业模式探索，加快创新链与产业链融合步伐，推动产生巨大的经济和社会效益。
来源：科技日报
固态电池技术路径及主要玩家
固态电池发展简介 固态电池具有高安全性、高比能量密度优势，是锂离子电池的下一代升级产品，目前国内外都在竞相开发；2020年我国国务院发布的《新能源汽车产业发展规划 （2021—2035年）》首次将固态电池列入行业重点发展对象并提出加快研发和产业化进程；2022年下半年，我国工信部、科技部、能源局等多部门联合发布《关于推动新能源电子产业发展的指导意见》，提出加快研发固态电池储能技术，加强固态电池标准体系研究工作，强化应用领域的支持和引导，奠定了固态电池在现代产业中的定位。欧洲和美国分别提出了《固态电池技术路线图2035+》以及《锂电池2021-2030国家蓝图》，明确提出了大力发展固态电池，并逐步提升固态电池的能量密度。 近年来，下游应用领域的不断革新对锂电池行业提出了愈来愈高的要求，电池技术也由此不断进步，向更高的比能量与安全性进发，大大促进了固态电池技术发展，新能源汽车以及高比能储能领域是固态电池的主要需求领域。随着新能源汽车产业化进程加速，以及在储能领域政策的密集出台和“碳中和”目标的驱动下，动力电池与储能电池将是两个万亿级的蓝海市场，在未来几年市场需求量将会迅速提升。中国已经成为全球最大锂离子电池供应商，全球市场份额稳定在 70%以上，固态锂电池将会逐步取代液态锂电池成为市场主角。 德国、法国、美国、加拿大是欧美固态电池领域的领先国家，奔驰、宝马、大众、福特等老牌车企通过投资的方式与新兴固态电池厂商联合开发固态电池及产业化装车。现阶段我国固态电池领域的主要参与者为锂离子动力电池企业，包括台湾辉能科技、清陶新能源、卫蓝新能源发展以无机锂镧锆氧电解质为主的固态电池，赣锋锂业以无机锂镧锆氧和无机硫化物为主的固态电池；东驰科技以聚合物固态电解质为主的聚合物固态电池。 固态电池界面为固-固接触，离子电导率低、界面稳定性差，存在循环、快充等技术性难题，商业化进程步履缓慢。此外，全固态电池对生产工艺、成本和质量控制也提出了更严苛的要求，生产设备替换率大，全固态电池成本明显高于现有液态电池。固态技术集成难度高、开发难度大，技术能力要求较高。因此目前产业化需要与液态锂离子电池体系与工艺相结合，推出半固态锂电池更适宜当前产业化，逐渐向准固态、全固态锂电池发展。固态电池的应用，从短期到中期，即到2025年前后，主要应用集中在聚合物固态电池与无机锂镧锆氧等半固态锂电池，预计到2027年准固态电池开始产业化，应用领域为无人机领域、储能领域、新能源车动力领域等，全固态锂电池需要2030年后大规模产业化。为什么全固态电池是确定的行业趋势 高安全性：液态电池的安全性问题一直被大家所诟病，在高温或是剧烈冲击情况下电解液极易燃烧，大电流下还会出现锂枝晶刺破薄膜导致短路，有时高温下电解液还会发生副反应或分解。液态电解质的热稳定性只能保持到100°C，而氧化物固态电解质可达到800°C，硫化物和卤化物也可达到400°C。固态氧化稳定性也高于液态，并且由于固态形态，抗冲击能力远高于液态。安全第一，固态电池对安全性需求的满足是具有绝对确定性的。 高能量密度：目前固态电池还没有实现超过液态电池的能量密度，但理论上讲固态电池可以做到很高的能量密度。因为固态电池不需要像液态电池那样要把液体包裹起来防止漏电，而是可以像砖头一样叠起来串联，这样就省了很多的外壳、包裹膜、散热材料等等，质量能量密度和体积能量密度都可以大大提升，并且单体模组层面同时提升。这个也是确定的。 高功率：液态电池中锂离子是运载传导，而固态电池中锂离子是跳跃传导，速度更快，充放电速率更高。快充始终是液态电池技术上一个难点，因为充电速度太快就会析锂，而全固态中这个问题完全不存在。这个在技术层面同样很确定。 低温性能：液态电池一般工作稳定在-10°C到45°C，到了北方冬天续航里程就严重下降；而固态电解质工作温度在-30°C到100°C，除了极寒地区一般续航不会有什么缩减，也不需要复杂的热管理系统。这个也是确定的。 长寿命：液态电池中，三元电池寿命平均为500-1000次循环，磷酸铁锂寿命可达到2000次；而全固态电池寿命则完全是上一个量级：薄膜全固态未来可达45000次循环，实验室阶段5C寿命已可达到10000次。在同能量密度生产成本能够趋同的情况下，固态电池的性价比无与伦比。这个也是确定的。 可以做到多性能同时提升：固态电池的不同特性可以同时被满足，而液态的不同性能指标之间是像跷跷板一样，按下葫芦浮起瓢。比如液态的倍率性能提升会降低循环寿命，而全固态电池倍率和循环可以同时提升。实验室全固态1C循环1000次，5C反而循环10000次。这个还需要在量产阶段再次验证，有一定确定性。 以上都是液态电池相形见绌甚至理论上无法达到的状态，都是具有确定性的优势，所以未来全固态电池是确定的行业趋势。四大技术路线的对比，哪些是确定的，哪些是不确定的？ 从固态电解质的材料类型可分为四类：氧化物、硫化物、聚合物、卤化物。这四类电解质各自有不同的物理和化学特性，决定了研发、生产以及产业化的难度和未来市场地位。 （一）氧化物电解质： 优势：离子电导率居中，有最好的电化学稳定性、力学稳定性及热稳定性，可适配高电压正极材料、可适配金属锂负极；电子传导性和离子选择性优异；同时设备沿用程度和制造成本也有很大优势。综合能力最为全面。 劣势：还原稳定性略低，易碎、可能产生裂纹。 氧化物电解质：机械强度高、热稳定性和空气稳定性好、电化学窗口宽。氧化物电解质可以分为晶态和非晶态，常见的晶态氧化物电解质有钙钛矿型、LISICON型、NASICON型和石榴石型。氧化物电解质耐受高电压，分解温度高，机械强度好，但是室温离子电导率较低（＜10-4 S/cm），和正负极固固界面接触差，且通常厚度较厚（＞200μm），大大降低电池的体积能量密度。通过元素掺杂、晶界改性，氧化物电解质的室温电导率可以提高至10-3 S/cm量级。控制晶体体积和增加聚合物涂层可以改善氧化物电解质与正负极的界面接触。通过溶液/浆料涂覆法可制成超薄固态电解质膜。 电池制备工艺不同于现有液态电池。以德国RWTH PEM制备工艺为例，1）分别将正极材料和电解质材料加入球磨机中研磨；2）使用高频溅射法，将固态电解质溅射到正极材料表面；3）将复合好的正极-电解质材料进行高温烧结；4）通过电子束蒸发法将负极分布到电解质材料上。该方法挑战之一在于电子束蒸镀法耗时较长且负载的金属锂负极易剥落。 （二）硫化物电解质： 优势：离子电导率最高、晶界电阻小、延展性较好，离子选择性很好； 劣势：化学稳定性差，会与锂金属发生反应、易与潮湿空气发生反应；成本较高，机械性能差；目前生产还需要在手套箱里进行，难以规模化量产； 硫化物电解质：室温电导率高，延展性好，可以通过掺杂、包覆提高稳定性。硫化物电解质目前主要有玻璃、玻璃陶瓷和晶体三种形态。硫化物电解质室温电导率高，可以做到接近液态电解质（10-4-10-2 S/cm），且硬度适中、界面物理接触好、机械性能良好，是固态电池重要的备选材料。但是，硫化物电解质的电化学窗口窄，与正负极的界面稳定性较差，且对水分非常敏感，与空气中的微量水即可发生反应，释放有毒的硫化氢气体，生产、运输、加工对环境要求很高。掺杂、包覆等改性手段可以稳定硫化物和正负极界面，使其适配于各类正负极材料，乃至应用在锂硫电池中。 电池制备对环境要求高。硫化物电解质电导率较高且较为柔软，可以采用涂布法生产，其生产工艺与现有的液态电池生产工艺没有很大的差异，但为了改善电池的界面接触，通常需要在涂布后进行多次热压以及添加缓冲层来改善界面接触。硫化物电解质对于水分非常敏感，与空气中的微量水也会发生反应生成有毒气体硫化氢，所以对电池制造的环境要求很高。 （三） 聚合物电解质： 优势：安全性好、具备良好的柔韧性和界面接触性、易成膜； 劣势：室温下离子电导率很低，热稳定性差； 柔韧性好易加工，可通过交联、共混、接枝、添加增塑剂来提高电导率。聚合物电解质主要采用的聚合物基底有PEO、PAN、PVDF、PA、PEC、PPC等，主要采用的锂盐有LiPF6、LiFSI、LiTFSI等。聚合物电解质制备简单，柔韧性好，加工性强，可用于柔性电子产品或非常规形状的电池，与正负极物理接触好，且工艺和现有的锂电池比较接近，易通过现有设备的改造实现在电池中的量产使用。但是聚合物电解质的室温离子电导率普遍很低（＜10-6 S/cm），最常见的PEO基聚合物电解质还存在氧化稳定性差，只能用于LFP正极的问题。通过多种聚合物交联、共混、接枝，或添加少量增塑剂可以提高聚合物电解质的室温电导率，原位固化可以将聚合物电解质与正负极的物理接触提升到液态电池的水平，非对称电解质的设计可以扩宽聚合物电解质的电化学窗口。 电池制造工艺发展较早，较为成熟。聚合物电解质层可通过干法或湿法制备，电芯组装通过电极和电解质间的卷对卷复合实现，干法和湿法都非常成熟，易于制造大电芯，与现有的液态电池的制备方式最为接近。1993年美国Bellcore就最先宣布了采用PVDF凝胶电解质制造成的聚合物电池，并于1996年公布了完整的聚合物电池的规模化生产技术。 （四）卤化物电解质： 优势：电子阻力很低，离子选择性高，还原稳定性很高，不易开裂； 劣势：目前还在实验室阶段，化学稳定性、氧化稳定性都很差，离子阻力很高； 由于卤化物和聚合物严重偏科，所以未来全球固态电池的竞争会主要集中在氧化物和硫化物之间。其实硫化物电解质也偏科，由于其化学稳定性差，所以可以选择的材料类型很窄，但只要找到合适材料和工艺突破，这一缺陷是可以被弥补的。但从产业化角度看，复杂的工艺会导致更高的成本和形成规模化天花板，所以氧化物是目前固态电池发展的主流。 从液态到固态电池中间会经历半固态电池的阶段，这个阶段最适用的是氧化物路径，就是因为不偏科和成本优势的原因，可以使半固态电池更快速的替代目前的液态电池，以逐步发挥固态电池的优势和性价比，这一点是确定的。但随着技术进步，未来到底是氧化物还是硫化物的天下则未可知。赌短期的液态、中期的氧化物还是长期的氧化物或硫化物，不确定性出现了。 固态电池技术的核心是固态电解质的研发。当前的固态电解质材料虽然已经取得了较大的进展，但仍存在导电性能差、界面电阻大、制备成本高等问题，需要继续进行基础研究和技术突破，以提高固态电解质的导电性和稳定性。固态电池产业化的挑战 （一）界面相容性： 固态电池界面为固-固接触，电导率往往受到电极与电解质界面处高接触电阻的阻碍。电极和电解质物理接触很难做到理想的严丝合缝，制造中会产生空穴，使用中也会产生机械应力；正极和电解质会因电位差形成空间电荷层；电极和电解质之间会发生化学反应，形成CEI/SEI等物质，效果就相当于一堵墙阻碍离子通过。界面问题应该是固态电池最难解决的技术障碍了。目前有些技术如溶胶凝胶、喷涂等可以略微改善，但仍需要更牛逼的技术或方法解决这个难题。 (二）电荷传输速率： 固态电池都是高面载，做成隔膜或复合电极的电荷传输速度异常缓慢； (三）生产规模化： 有些技术路线还需要复杂人工参与，如硫化物路线，手套箱是必备，一人一个手套箱捏电池，这个效率想想也知道多低； (四）电极体积膨胀： 固态电池还有个bug，充放电过程中电极会极大膨胀，容易开裂。目前是从优化电极材料和粘结剂方面改善。有人说负极材料用锂硅合金，有人说用铝，有人说加点硅碳。到底什么材料最管用，这是目前不确定的。 (五）各类稳定性问题： 如上所诉，四类技术路径都有各种各样的稳定性问题，氧化物还原稳定性偏差，容易开裂；硫化物化学稳定性差，少有不慎可能爆炸；聚合物不能耐高温；卤化物则在稳定性上全面溃败。综合看来氧化物的稳定性后果最轻，也可以解决。 （六）整个产业链需要从头再来，既得利益者可能成为最大阻碍： 目前我们以液态电池为基础已经建立起了庞大的闭环产业链，从最上游原材料的供应，到正负极、电解液材料的制备，再到电芯制造、PACK集成，下游应用，最后到电池回收，中国的液态电池产业链规模已经成为全球最大。 固态电池对于全周期的产业链以及产业链中的企业、投资方、从业者、相关地方政府都会造成巨大冲击，其挑战不言而喻。上述这些挑战不仅包括技术瓶颈，也包括商业方面的考量和冲突，需要社会各界的统一认知和协力推动。 随着固态电池技术的不断推进，其商业应用也逐渐扩大。目前，国内外多家企业已经开始投入固态电池的研发和产业化，如LG化学、三星SDI、宁德时代等，这些企业将成为固态电池产业化推广的重要力量。同时，政府也应该加大对固态电池产业的支持和引导，加速其市场化进程。 固态电池技术的发展需要跨学科的协同创新。除了材料科学、化学工程等传统领域外，还需要与计算机科学、人工智能等前沿科技相结合，推动固态电池技术的创新和应用。固态行业主要玩家 （一）美国 Solid Power：硫化物电解质和电池厂商，已经向BMW交付了60Ah样品，BMW计划24年装车测试；获得Skon电解质订单，在韩国合作建厂；第二代产品已有30吨产能，第三代产品在选址建厂； Quantum Scape：氧化物固态电池厂商，最近传出他们在大众集团旗下子公司PowerCo的测试结果非常给力，1000 多次充放循环后仍然保持了超过 95% 的原始容量，按照 WLTP 标准的续航里程可以达到 500-600 公里，而实际驾驶中，行驶 50 万公里几乎不会出现明显的续航衰减。 （二）日本 丰田：2012年就开始布局硫化物固态电池，老玩家了，拥有的专利1400多项，碾压其他玩家。最近又传出了一个吊炸天的消息，已经研发出充电10分钟续航1500公里的固态电池。但成本、量产可能和其他技术指标都还不清晰。 本田：硫化物路线，除了宣布了投资430亿日元建设全固态电池示范线，好像没什么更多的研发进展的消息； 日产：硫化物路线，给自己立了一个flag，24年启动试点工厂，28年量产上市，可谓信心十足。比较疑惑他们打算怎么解决硫化物量产问题，以及容易爆炸的问题的。 （三）韩国 三星SDI：硫化物路线，也立了一个flag，27年前推出900WH/KG的全固态电池，可谓野心勃勃，打算借助固态电池弯道超车宁德时代； LG：聚合物路线，打算26年聚合物半固态电池产业化，28年量产聚合物全固态电池，30年量产硫化物全固态电池。 SK：Sk-on和Solid Power合作了，小腿抱大腿确实也是一种很好的竞争策略； （四）中国 宁德时代：很早布局硫化物固态电池，计划30年商品化，但近几年对这个方向有点销声匿迹，转而大肆宣传凝聚态电池。这种电池是把氧化物、聚合物和电解液混在一起变成果冻状的电池，能量密度可达到500WH/KG。也许是固态电池新的方向； 比亚迪：2016年就将固态电池确定为未来发展方向，主要是硫化物电池路径，传言过几年可上车，消息真假未知； 清陶能源：23年8月第一代固态电池已完成装车试验，单体能量密度达368Wh/kg，测试车辆最大续航里程达到1083公里，充电10分钟续航增加400公里，成本与三元电池相当。计划2024年800V超级快充固态电池量产上市，25年降本10-30%，27年再降40%； 卫蓝能源：氧化物固态和半固态电池厂商，2026年计划产能20GWh，深度绑定蔚来汽车，一荣俱荣一损俱损。 太蓝新能：氧化物路线，从全固态向半固态研发，独有极片复合技术可做到成本理论最低，24年半固态电池量产，并发布全固态产品，25年全固态量产，打造最具有性价比的半固态和全固态电池； 辉能科技：氧化物锂陶瓷路线，台湾省企业。最近开设了全球首家千兆级固态锂陶瓷厂，计划27年在法国大规模量产汽车固态电池； 赣锋锂业：氧化物路线，主打半固态。和德国大众、东风汽车、广汽埃安、长安汽车等都有研发合作。 东驰科技：完成了聚合物固态电解质及固态电池开发，与一汽合作开发下一代纯电动车。 固态电池技术不仅可以应用于传统电池领域，还有广阔的应用前景。例如，在新能源汽车、储能系统、无线充电设备等领域都具有重要的应用价值。未来，固态电池技术将逐渐取代传统液态电池，成为电池行业的主流技术。 总体而言，固态电池技术在未来的发展中面临着巨大的机遇和挑战。只有通过技术突破、产业化推广、协同创新以及应用拓展等多方面的努力，才能实现固态电池技术在电池行业的全面领先，并推动其在未来经济社会的可持续发展中发挥更加重要的作用。
来源：固态电池SSB
首部储能用锂电池安全强制性国标《电能存储系统用锂蓄电池和电池组安全要求》即将发布
我国首部储能用锂电池安全强制性国家标准《电能存储系统用锂蓄电池和电池组安全要求》（20214450-Q-339）正式下达，目前该标准经过多轮讨论、征求意见和审查，已提交报批即将发布。 由于正式稿还未公开公布，我们从征求意见稿（以下简称“文件”）出发进行分析。 适用范围：文件适用于风光配储、家庭储能、并/离网大容量储能等电能存储系统用锂蓄电池和电池组（额定能量通常在100kWh以上）。重点内容提炼如下： 锂蓄电池和电池组导致的危险包括：漏液、起火、爆炸、过热及电击。 文件主要从电池电安全、环境安全、电池组系统电安全3个方面进行规定，在特定外部刺激下电池/电池组系统需要做到不起火、不爆炸、不漏液。 电池电安全试验：高温外部短路、过充电、强制放电 电池充满电后，达到57℃±4℃后放置30min，电池温度下降值达到峰值温升的80%或短接时间达到6h后，观察1h，电池应不起火、不爆炸。 用制造商规定的最大充电电流充电，当充电至1.5倍的充电上限电压后持续恒压充电1h或总充电时间达到1.5h时，电池应不起火、不爆炸。 环境安全试验：低气压、温度循环、震动、加速度冲击、重物冲击、挤压、针刺、热滥用、跌落 电池按试验要求充满电后进行环境安全试验，在一定低气压、温度循环、震动、加速度冲击下，电池需不起火、不爆炸、不漏液。 在重物冲击、挤压、针刺、热滥用、跌落等一定情况下，电池需不起火、不爆炸。 电池组系统电安全试验：过压充电控制、欠压放电控制、过流充电控制、短路保护、反向连接保护、过热控制 用推荐最大充电电流充电，充电电压设置为超过充电上限电压的1.1倍，3次测试，数据采集/监视设备应在充电结束后保持1h。样品在测试过程中能正常工作，BMU/BMS应在电池超过充电上限电压前终止充电，电池组/系统不起火，不爆炸。 漏液：可见的液体电解质的漏出 起火：从电池、模块、电池包或电池组系统发出的持续时间大于1s的火焰 爆炸：电池或电池组的外壳剧烈破裂并且固体组件抛射出来产生的失效现象 热失控：由放热反应引起的电池发生不可控温升的现象 电池电安全 高温外部短路/过充电/强制放电时 不起火、不爆炸 高温外部短路 电池充满电后，放置在57℃±4℃的环境中，待电池达到57℃±4℃后放置30min，然后用导线连接电池正负极端，并确保全部外部电阻不高于5mΩ。当a）电池温度下降值达到峰值温升的80%或b）短接时间达到6h后（有争议时选较严者），观察1h，电池应不起火、不爆炸。 过充电 将电池充满电后，用制造商规定的最大充电电流充电。当充电至1.5倍的充电上限电压后持续恒压充电1h或总充电时间达到1.5h时，电池应不起火、不爆炸。 强制放电 将电池按照4.5.2规定的试验方法放完电后，以1ItA的电流进行反向充电至负的充电上限电压（－Uup），反向充电时间共计90min。 如果在反向充电90min内，电压达到负的充电上限电压（－Uup），应当通过减小电流保持该电压继续进行反向充电，反向充电共计90min后终止试验，如图2情况1所示。 如果在反向充电90min内，电压未达到负的充电上限电压（－Uup），则反向充电共计90min后终止试验，如图2情况2所示。电池应不起火、不爆炸。 电池环境安全 震动/加速度冲击/挤压/针刺/跌落时 不起火、不爆炸 电池按试验要求充满电后进行环境安全试验，包括低气压、温度循环、震动、加速度冲击、重物冲击、挤压、针刺、热滥用、跌落等，在规定条件下电池需不起火、不爆炸、不漏液。 低气压 将电池充满电后，将电池放置于20℃±5℃的真空箱中，抽真空将箱内压强降低至11.6kPa，并保持6h。电池应不起火、不爆炸、不漏液。 温度循环 将电池充满电后，将电池放置于20℃±5℃的可控温的箱体中，重复以下两个步骤，共循环10次，电池应不起火、不爆炸、不漏液。 a）将实验箱温度升为72℃±2℃，并保持6h，温度转换时间不大于30min； b）然后将实验箱温度降为-40℃±2℃，并保持6h，温度转换时间不大于30min； 对于大型电池，暴露于极端试验温度的时间至少应为12h。 震动 将电池充满电后，将样品紧固在振动试验台上，进行正弦振动测试，每个方向进行12个循环，每个方向循环时间共计3h的振动。圆柱型电池按照其轴向和径向两个方向进行振动试验，方型电池和软包装电池按照三个相互垂直的方向进行振动试验。电池应不起火、不爆炸、不漏液。 加速度冲击 电池充满电后，固定在冲击台上，进行半正弦脉冲冲击实验，峰值加速度为150gn±25gn，脉冲持续时间为6ms±1ms。大型电池应经受峰值加速度50gn±8gn、脉冲持续时间11ms±2ms的半正波冲击。电池每个方向进行三次加速度冲击试验，接着在反方向进行三次加速度冲击试验。电池应不起火、不爆炸、不漏液。 重物冲击 将电池按规定充满电，静置10min，再按照规定的试验方法放出额定容量的50%后，将电池置于平台表面，将直径为15.8mm+0.1mm的金属棒横置在电池几何中心上表面，采用重量为9.1kg+0.1kg的重物从610 mm+25mm的高处自由落体状态撞击放有金属棒的样品表面，重物冲击试验中圆柱型电池和方型电池电池放置示意图如图4所示，软包装电池参考方型电池。并观察6 h。电池应不起火、不爆炸。 挤压 将电池按规定方法充满电后，将电池置于两个平面内，垂直于极板方向进行挤压，两平板间施加13.0kN±0.78kN的挤压力，挤压电池的速度为0.1mm/s。一旦压力达到最大值或电池的电压下降三分之一，即可停止挤压试验。试验过程中电池应防止发生外部短路。挤压平面板尺寸应能覆盖样品的被挤平面。试验后观察1h。电池应不起火、不爆炸。 针刺 将电池按规定的方法充满电后，用8mm的耐高温钢针（如钨钢，针尖的圆锥角为45°）、以1mm/s的速度，从垂直于电池极板的方向贯穿，贯穿位置宜靠近所刺面的几何中心，钢针停留在电池中，观察1h。电池应不起火、不爆炸。 热滥用 将电池按规定的方法充满电后，将电池放入试验箱中。试验箱试验环境温度以（5±2）℃/min的温升速率进行升温，当箱内温度达到（130±2）℃后恒温，并持续1h。电池应不起火、不爆炸。 跌落 按下表方式进行跌落测试，试验后观察1h。样品应不起火、不爆炸。 电池组/电池组系统电安全 过压充电/欠压放电/过流充电/过热控制 不起火、不爆炸 电池组系统电安全试验项目包括过压充电控制、欠压放电控制、过流充电控制、短路保护、反向连接保护、过热控制。 过压充电控制 将样品按照规定的试验方法放完电后，用推荐最大充电电流充电，充电电压设置为超过充电上限电压的1.1倍。充电至BMU/BMS终止充电。将样品进行3次测试。 数据采集/监视设备应在充电结束后保持1h。试验样品的各项功能在测试过程中应能完全按照设计正常工作。BMU/BMS在电池超过充电上限电压前终止充电，不起火，不爆炸。试验过程中保护系统符合保护策略发生不可恢复性的断路也可判定为合格。 欠压放电控制 将样品按规定的试验方法充满电后，以0.2ItA放电至额定容量的30%。然后以规定的最大放电电流进行放电。BMU/BMS在电池放电至放电截止电压前终止放电。进行3次测试。 数据采集/监视设备应在放电结束后保持1h。试验样品的各项功能在测试过程中应能完全按照设计正常工作。BMU/BMS应采取动作切断放电电流。不起火，不爆炸。 过流充电控制 将样品按照规定的试验方法放完电后，用超过最大充电电流20%的电流进行充电。将样品进行3次测试。数据采集/监视设备应在充电结束后保持1h。试验样品的各项功能在测试过程中应能完全按照设计正常工作。BMU/BMS应发现过流充电并将充电电流控制在最大充电电流以下(包括切断充放电回路）。不起火，不爆炸。 短路保护 将样品按定的试验方法充满电。样品放置在室温下，直至样品温度稳定在25℃±5℃。短路样品的正负极端子，外部短路电阻为（30mΩ±10mΩ）×模块结构系数（电池串联数/电池并联数），或不大于5mΩ，取较高值。并确保全部外部电阻不高于100mΩ。试验过程中监测电池温度变化，当出现以下两种情形之一时，试验终止: a）外壳温度下降值达到峰值温升的80%； b）短接时间达到6h。 不破裂、不起火、不爆炸。当有争议时，a）和b）选较严者。 反向连接保护 将样品按规定的试验方法充满电后，以0.2ItA放电至由电池组系统制造商规定的运输或维护的荷电状态。如有可能，切断BMS和电池组系统的主电源。反接电池组系统的中一个样品，电池组系统中的其他样品保持正确的极性。打开BMS和电池组系统的主电源。以制造商规定的条件对电池组系统进行充电，直至充满或保护功能停止充电。电池组系统应放置1h。如果电池组系统可以进行放电，以制造商规定的最大放电电流进行放电，直至电池组系统终止放电。电池组系统应放置1h。如果电池组系统无法进行放电，则放置1h，而不进行放电。不破裂，不起火，不爆炸。 过热控制 将样品按规定的试验方法放完电后，然后将样品按照推荐的电流充电至额定容量的50%。使样品的温度上升至比最大工作温度高5℃，在此高温下继续充电至BMS终止充电。数据采集/监视设备应在试验结束后保持1 h（如BMS终止充电）。 BMU/BMS应发现过高温度并终止充电。试验样品的各项功能在测试过程中应能完全按照设计正常工作。
来源：储能与电力市场
