固態電池三大技術路線 各有優勢

根據電解質的不同,目前固態電池主要有三大技術路線,分別爲聚合物、硫化物和氧化物。分析指出,儘管半固態是近期的共同選擇,但全固態纔是固態電池的最終形態,目前對於固態電池的最終技術路線,全球尚未形成統一共識,但在多元競爭中,主流路線正在向硫化物體系靠攏。

大陸企業目前以氧化物路線爲主,日韓企業多采用硫化物固態電解質技術路線,歐美企業則在三種路線的選擇上更爲均衡。半固態電池技術短期內以氧化物路線爲主導,而全固態電池則傾向於硫化物體系。

三種技術路線各有優缺點,具體來看,硫化物電解質的電導率最高,潛力較大。但由於熱穩定性差,使得製備技術複雜且成本較高。全球行業巨頭,包括豐田、三星SDI,以及比亞迪、寧德時代,均將此路線作爲主攻方向。

聚合物電解質易於加工,與現有液態電解液的生產設備、技術較爲相容,且成本低。但電導率較低、穩定性較差,潛力有限。相較於其他兩類,氧化物電解質的電導率介於聚合物和硫化物之間,兼具機械穩定性和電化學穩定性,成本有優勢。

綜合考慮製備難度、成本等因素,氧化物電解質的產業鏈已基本成熟。初創公司已開始進入量產階段,代表性電池企業包括衛藍、清陶、贛鋒鋰電等。

而想要實現商業化,固態電池還要攻克材料和成本兩大關口。雖然固態電池的工作原理,與液態鋰電池相同,充電時正極中的鋰離子從活性物質中脫嵌,透過固態電解質向負極遷移,完成充放電過程。但從液態電池到固態電池,首先會面臨電解質材料的變更,技術上也會發生轉變。

目前固態電池較同規格的電池成本要高四到十倍。這種高成本不僅體現在材料端,還涉及製造環節。一位業內人士表示目前液態電池建線成本1GWh需要投資人民幣1.5億元,而固態電池的產線成本要明顯高於這個水準。