【值得收藏】又一企业公布固态电池技术路线!(附29家固态电解质研发企业最新进展)
近日,蓝海华腾表示,公司投资的高能时代的全固态电池电解质是硫化物路线,该硫化物电解质以硫化锂为主要原材料,电芯能量密度可达420Wh/Kg以上。
固态电解质是固态锂离子电池的核心组成部分,根据材料属性来看,固态电池主要可以划分为聚合物电解质、氧化物电解质、硫化物电解质和卤化物电解质等技术路线。其中,硫化物电解质因具备卓越的导电性能、高能量密度以及长循环寿命等优势,备受业界人士关注,被认为是固态电解质中最具潜力的一种。
据了解,以丰田、日产、本田、LG、三星SDI为代表日韩企业在硫化物技术路线布局较多,在我国电池厂商中,宁德时代与比亚迪也选择了该技术路线;而欧美和国内部分企业则以氧化物、聚合物路线为主。本文整理了数十家固态电解质布局企业。
硫化物固态电解质 1、宁德时代 作为电池行业的巨头,宁德时代在固态电池领域同样积极布局。公司自2013年起就开始申请固态电池相关专利,具有多年技术储备,其中9项专利内容中含有硫化物固态电解质,专利内容包含基于硫化物的固态电解质、正极极片、固态电池、电池材料回收等方面。 今年6月,宁德时代在接受投资者调研时表示,如果用技术和制造成熟度作为评价体系(1-9打分), 宁德时代全固态电池研发项目目前处于4的水平,目标是到2027年达到7-8的水平,有望实现全固态电池小批量生产。 宁德时代首席科学家吴凯此前透露,宁德时代2027年小批量生产全固态电池机会很大,硫化物路线进展较快,并已建立10Ah级全固态电池验证平台。 吴凯博士表示,全固态电池要想最大限度提高能量密度,必须基于金属锂负极搭配固态电解质,在评估三种电解质的性能优劣及其与锂金属的兼容性后,选择了硫化物路线,但需要解决四大核心难题:包括固固界面,空气稳定性&成本,制造工艺,以及锂金属本身的问题。在正极材料方面,宁德时代研发了单晶正极多层级全包覆技术,增强界面结构的稳定性,并结合多功能复合粘接剂构建高效的极片导电网络。 2、比亚迪 早在2016年,比亚迪就开始了固态电池领域的专利布局,在专利数量上处于国内领先位置。 比亚迪主要通过旗下弗迪电池公司,在固态电池领域展开布局。从技术路线选择上看,弗迪电池极有可能选用了高镍三元(单晶)+硅基负极(低膨胀)+硫化物-卤化物复合电解质的全固态电池材料体系。电芯容量可以做到60Ah以上,质量比能量密度达到400Wh/Kg,体积比能量密度达到800Wh/L,针刺或热箱不起火不爆炸,同时在考虑热管理、安全、快充等性能要求下的电池系统及整车高效集成技术,电池包能量密度超过280Wh/Kg。 量产时间表方面,弗迪电池计划2027年小批量生产,搭载于比亚迪高端车型,规模约1000台。到2030年为市场推广期,预计有4万辆车装载全固态电池。到2033年,预计有12万辆车规模化装机,市场占有率逐渐提升。 比亚迪股份有限公司电池CTO孙华军认为,硫化物固态电池将在电池寿命、快充等领域实现突破,其中2027年~2029年是硫化物固态电池的示范期,主要针对中高端电动车;2030年~2032年,硫化物固态电池会进入拓展期,将运用到主流电动汽车。 3、国轩高科 国轩高科在固态电池的开发中也采用了硫化物电解质路线。国轩高科表示,公司以硫化物全固态电池的开发为主,同时也布局卤化物全固态电池的研究。目前硫化物全固态电池已实现车规级电芯的制备,卤化物方面也已实现样品电池的制备。 今年5月,国轩高科发布全固态“金石”电池。国轩高科方面表示,公司通过微纳化固体电解质、超薄膜包覆单晶正极和三维介孔硅负极,实现全固态电池材料端的技术突破。目前,其30Ah全固态电芯可实现350Wh/kg的质量能量密度,800Wh/L的体积能量密度,性能比主流的三元锂电池高40%,电芯体系循环次数可达3000次以上。基于金石电池设计的PACK,拥有80%的质量成组率,280Wh/kg的系统能量密度,单次充电可续驶1000公里。 国轩高科的全固态电池计划在2027年进行小批量上车试验,待产业链进一步完善后,预计在2030年量产。 4、蜂巢能源 全固态电池蜂巢能源研究了很多年,目前取得初步进展,从材料开发商完成了正极的包覆改性材料开发,自主开发的硫化物电解质离子电导率大于10.50mS/cm,具备负40度露点环境操作能力。电解质膜开发具备大面积电解质膜制备能力,电解质膜电导率大于2.3mS/cm,厚度做到15微米。具备20Ah全固态电池的制备能量,能量密度达到380Wh/kg。 今年7月,蜂巢能源发布能量密度266Wh/kg的三元半固态电池产品。这款电池容量为150Ah,能量密度为266Wh/kg,具备2.2C快速充电能力和1800次的循环寿命。与液态高镍电池相比,其在热失控情况下的耐热时间增加1倍,失控后的最高温度降低200℃。 5、恩力动力 恩力动力自2017年起便致力于硫化物全固态电池研发,包括全固态电解质和锂金属负极等核心技术的研发工作,在中国、美国、日本三地设有研发和制造中心。 恩力动力在2019年建成第一条固态电池试验线和材料线;2021年成功研发出能量密度高达520Wh/kg的锂金属固态电池;2023年面向小动力市场,推出多款能量密度达到300~350Wh/kg的半固态电芯产品,并实现大规模量产。恩力动力利用小动力产品量产优势所开发出的车规级半固态电池,已通过国际车企的测试、验证。 在产业合作方面,恩力动力及软银联合开发团队一直致力于研究和开发具有高能量密度的新一代电池。今年7月,软银宣布联合开发团队成功开发出能量密度高达350Wh/kg的全固态电池。同时,力求在2024财年内将电池的能量密度提升至400Wh/kg,并在2026财年内实现电池寿命超过1000次循环的目标。此外,恩力动力还与璞泰来达成围绕固态电池技术的战略合作。 6、高能时代 高能时代是一家研发制造全固态锂电池的创新型高科技企业。高能时代全固态锂电池采取硫化物技术路线,目前已完成20Ah级全固态电芯A样开发。 公司总部位于中国珠海,先后设立日本横滨、中国珠海、深圳 三大研发基地,总面积超过4000 平方米,汇聚了来自中日两国的顶尖专家团队,先后与东京大 学、东京工业大学、吉林大学达成战略合作,共同推动相关科研成果的试验、示范、应用,加速全固态电池研发关键技术创新。 同时高能时代正在搭建中试线,预计2024年底可以实现5Ah以内小电芯量产。电解质材料方面,通过材料改性突破,在成本可控的前提下,高能时代已具备吨级硫化锂原材料量产能力,且物相XRD检测结果显示材料纯度高;硫化物电解质(LiPSCl)离子电导率性能检测结果足以对标世界顶尖水平。 7、中科固能 中科固能由中国科学院物理研究所联合溧阳市政府于2022年10月共同创办,是中科院物理所硫系全固态电池技术产业化的唯一平台。该公司目前也已完成了近亿元的天使轮融资。 中科固能作为专注于硫化物全固态电解质材料供应商,是硫化物全固态电池领域国家队和龙头企业,通过构建从硫系电解质到电解质膜、电极膜,再到电芯的纵向产品链,成功克服了固态电池行业面临的高电解质成本和硫系化合物易与空气反应的技术难题。 去年9月,中科固能硫化物全固态电解质生产基地项目在江苏溧阳签约。项目一期将实现全固态硫化物电解质材料的大批量生产,以及开展硫化物固态电解质膜、原材料、全固态电芯小试。二期目标是在2030年之前,将全固态电池产业园落地,上下游链条企业聚集,打造千亿规模市场。 8、马车动力 马车动力硫化物全固态电池研产坚持稳健的技术路线。2022年,马车动力先后发布Ah级与20Ah级硫化物全固态电芯样品,为第一代全固态电池;2023年推出25Ah硫化物全固态电芯样品、硅基高能量密度全固态电池样品,标志着第二代全固态电芯体系开发和软包电芯试制的完成。 马车动力自主开发了一套高效稳定的电解质生产工艺技术路线,目前已实现批次稳定生产大粒径,中粒径,小粒径,超小粒径四类产品,稳定产能超过10kg/日,初步具备吨级量产能力。 2023年底,马车动力再扩全固态电池电解质产能,启动了硫化物固态电解质中试线建设,预计2024年实现超10吨级年生产能力。 9、瑞逍科技 瑞逍科技硫化物全固态电解质生产基地项目在衢州市龙游经开区签约。项目进行硫化物系全固态电解质材料规模化生产,预计2025年建成并达到百吨级全固态电解质生产能力,2028年实现年产6000吨全固态电解质的目标,届时将极大推动全固态电池的产业化发展,在全球范围内起到示范作用,配合产业链上下游,开启全固态电池的万亿规模市场。 10、天齐锂业 天齐锂业在硫化物电解质关键原材料方面,四川射洪基地具备年产4500吨氯化锂产能,并已完成硫化锂产品公斤级示范线搭建和调试,实现电池级硫化锂 产品的稳定制备并完成多批次的客户打样工作,目标客户对该产品给予了较高的评价。目前硫化锂产品已实现小批量对外销售,并且在技术路线和成本上具备较强竞争力。 11、容百科技 容百科技推进硫化物电解质量产,具高纯硫化锂制备技术。公司拥有湿法、干电极制备固态电解质膜技术 储备,已成功开发多种固态电解质材料,硫化物系固态电解质计划今年实现中试,明年进行试生 产,固态电解质与固态电解质膜已与海外重点客户建立合作开发关系,并获得客户好评。同时, 国家知识产权局公告显示,公司一项申请中专利涉及硫化锂制备方法,通过添加有机硫源,促进碳源与硫酸锂的反应,减少杂质 Li2O 的产生,提高 Li2S 的纯度。 12、恩捷股份 恩捷股份公司作为隔膜行业龙头,于2021年底成立湖南恩捷前沿新材料科技 有限公司,与中南大学等国内外领先的高校及科研机构展开深入合作,突破了包括全固态电池核 心原材料高性能硫化物固态电极质及其关键原材料硫化锂的低成本规模化验证与制造技术。 目前湖南恩捷已经具备全固态电解质吨级量产能力,且已与国内外重要下游厂商建立广泛交流,目前 处于样品验证阶段,预计今年 9 月份完成百吨级硫化物电解质材料产线的调试和正常出料。硫化锂、电解质、电解质膜三大产品已初步形成销售。湖南恩捷硫化锂小试产品纯度可达 99.7%, 粒度可细化至 1-3 微米,拥有百吨级硫化锂中试生产线并已实现调试出料。在硫化锂自产的情况 下,硫化物电解质成本具备优势,电导率最高可达到 10 mS/cm,基本满足头部电池企业的需求,正从克级放大到公斤级生产中,预计 7 月左右实现超小粒径产品公斤级出料。电解质膜方面,公司积极推进卷对卷湿法电解质膜小试产线建设,生产 60×45mm~100×80mm 的电解质膜片材,压实厚度 50μm,电导率 1mS/cm 以上。 13、广汽集团 广汽集团今年4月发布了能量密度达400Wh/kg以上的全固态电池,计划于2026年首先搭载于昊铂车型。据业内人士分析,广汽采用了硫化物电解质。 14、亿纬锂能 亿纬锂能今年6月透露,公司在全固态电池电解质路线上,选择了硫化物和卤化物复合固态电解质路线,预计2026年将突破生产工艺,推出全固态电池,并在2028年推出能量密度高达400Wh/kg的全固态电池。 15、屹锂科技 屹锂科技也在加速推动全固态锂电池的产业化进程,未来5年内,公司规划建设全固态锂电池量产基地,预计总投资67亿元,建成达产时可实现产能26GWh;计划于2026年实现全固态锂电池量产装车,并于2027年在乘用车领域形成规模化应用。 16、研一新材 研一新材官宣公司在固态电解质材料研发方面取得了突破性进展,其独立开发并产业化的固态电池关键材料硫化锂产品已在近期推向市场,并获得小批量订单。 17、固研新材 固研新材的硫化物电解质系自研自产,目前已经实现吨级年产量,正在规划建设年产百吨级材料中试线。 氧化物固态电解质 18、清陶能源 清陶能源公司已突破核心固态电解质(LATP、LLTO、LLZO)的生产技术,并可以通过高速分散、流延成型等方式,制备含氧化物颗粒在聚合物骨架上均匀分散的复合电解质膜,拥有粉体、浆料、电解质涂覆等完整工序,率先实现了半固态电池的量产。 19、上海洗霸 上海洗霸目前已完成多批次、多品种固态电解质的试生产、客户送样和产品验证。该项目已经实现固态氧化物电解质生产工艺的优化,后续将持续推进公司固态氧化物电解质制备工艺和产品性能的提升。后续的研发是在已经掌握量产技术基础上进行的优化工艺、降本增效及产品迭代。 上海洗霸已掌握石榴石型(LLZTO)氧化物固态电解质的生产技术,形成较为成熟、有效的工艺流程,量产不存在重大不确定性。目前,公司已实现多批次、多形态固态电解质试生产和送样,累计生产和送样固态电解质近百千克,已形成少量临时订单,虽暂未形成长期稳定收入,但多个潜在客户反馈其初期小规模需求订单已经启动内部审批流程。 20、国瓷材料 国瓷材料8月24日在投资者互动平台表示,公司已完成多种氧化物固态电解质产品的研发和布局,其中包括由氧化锆合成的锆酸基固态电解质。 8月20日,从台州闪能科技有限公司(以下简称:闪能科技)官方获悉,其生产的氧化物固态电解质LATP在2023年已量产,实现吨级出货,年产能2000吨。 21、贝特瑞 贝特瑞的固态电解质产品多样化,包括氧化物、聚合物和硫化物,其中低成本、高离子电导率的LATP(磷酸钛铝锂)氧化物固态电解质已开始吨级出货,实现了商业化生产。 22、蓝廷新能源 蓝廷新能源科技(浙江)有限公司量产了一款氧化物固态电解质,主要用于改善电池倍率性能、提升循环寿命、抑制浓差极化、改善负极界面SEI层,适用于液态、固液混合电池。 23、柔荷新能 柔荷新能采用氧化物技术路线,完全掌握并实现了柔性固体电解质膜卷对卷和超薄化的连续化生产技术,且该柔性固体电解质薄膜兼容当下液态锂电池产线。 24、博粤新能源 博粤新能源已与国内排名前十的锂电池厂商开展深度研发合作,先进锂电材料补锂剂前驱体已批量出货导入,预计2024年产值将过千万,氧化物固态电解质LATP、LLZO已具备吨级制备能力,产品获众多电池相关企业的一致认可,在乘用车电池和储能领域具有广阔的市场前景。 25、美国Quantumscape 美国Quantumscape公司开发双重固态电解质材料体系,以LLZO石榴石型氧化物体系为主打,LGPS硫化物体系为储备,电池性能显著,1)15分钟可快充至80%;2)800次循环后保持80%+容量;2)1000Wh/L存储电量(380-500Wh/kg),续航提升80%,最高可达2000公里。 聚合物固态电解质 26、聚圣科技 聚圣科技的固态电解质主要基于高交联聚合物体系。在公司已投产运行的0.5GWh中试生产线上主要采用原位固化工艺,具体流程是先将聚合物、金属盐、溶剂、添加剂等混合成溶液,注入由正负极和多孔支撑材料构成的电芯内腔中,然后通过干燥箱加热使聚合反应发生,最终形成凝胶态电解质(无液相)。 27、沧州中孚 沧州中孚新能源材料有限公司推出“萨拉弗”一款凝胶聚合物电解质,“萨拉弗”是一种高分子材料,该电解质由多种聚合物及功能材料复合而成,可以在不改变原有电池制作工艺的前提下实现固态萨拉弗+液态电解质=凝胶态(固态)电解质。 28、法莱恩特 2024年6月29日,法恩莱特新能源科技有限公司半固态电解质/固态电解质两款战略新品首发亮相。公司针对性的开发出了耐高压、高机械稳定性、针刺不起火、不爆炸、高品质的半固态凝胶电解质。通过选取高性能的凝胶聚合物单体和引发剂并结合溶剂、锂盐及功能性添加剂,设计最优的半固态电解质配方,采用了注液后原位聚合工艺,避免了传统聚合物电解质成型工艺繁琐问题,最大程度兼容现有锂离子电池制作的工艺、设备及材料,具备快速商业化的潜力。 29、韩国SK
文章来源:电池科普网、马里亚纳锂电、新能源创新材料编辑整理