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在聚合物固态电池领域,法国博洛雷公司起步较早,并于2011年率先实现商业化,但电池工作温度为60至80摄氏度,应用条件苛刻。国内的赣锋锂电通过固态氧化物厚膜技术突围,其半固态电池能量密度达350Wh/kg(续航530km),但400次循环寿命仍难满足车规级需求。
在氧化物固态电池领域,美国QuantumScape公司专注LLZO(锂镧锆氧)氧化物电解质开发,并获大众集团3亿美元注资。国内的卫蓝新能源是中科院物理所技术转化平台,360Wh/kg车规级半固态电池已量产装车,采用原位固化技术破解难题;同属国内的清陶能源技术源于清华大学南策文院士团队,开发了以氧化物电解质为主、添加聚合物和浸润剂的半固态电池批量化生产技术,300Wh/kg电池包通过针刺测试,已建成年产10GWh产线。
在硫化物固态电池领域,日本丰田在硫化物固态电池领域研究较早,2020年全固态电池成功装车并在测试路段进行试运行,计划于2025年推出第一款配备全固态电池的混动车型,但目前量产工艺仍未突破。国内的宁德时代专注于硫化物固态电池的研究,硫化物专利数量全球第二,计划在2027年小批量生产,能量密度目标500Wh/kg。
目前,固态电池有电动汽车动力电池和储能两大应用领域。在电动汽车领域,比亚迪锂电池有限公司CTO孙华军在2月15日召开的全固态电池创新发展高峰论坛上透露,比亚迪将在2027年左右启动全固态电池批量示范装车应用,2030年后实现大规模上车;广汽集团日前发布公告称,已初步打通全固态电池全流程制造工艺,预计2026年搭载昊铂车型;2024年,太蓝新能源联合长安汽车发布了无隔膜固态锂电池技术,并计划于2026年开始进行装车测试。随着新技术层出不穷,固态电池将从理想变为现实,目前整个产业正朝着大规模量产化的目标前进,预计于2027年开始实现量产。
储能方面,去年底,太蓝新能源与南都电源签署固态电池战略合作协议,通过重点项目合作,共同推进固态电池在储能领域及民用领域的规模化应用;同期,华北油田采油三厂王三站100kWh/124kWh固态电池储能电站成功并网投运。据悉,该项目是中国石油首座独立固态电池储能电站,使用到的产品能量密度可达280瓦时/千克,储能电芯通过穿刺、枪击测试不爆炸不燃烧,可在零下40摄氏度极端环境下正常运行。从整体设计来看,该电站采用预制舱户外布置形式,由1个电池舱和1个升压一体舱构成,设计循环使用次数6000以上,使用寿命可达10年以上。该固态电池储能电站投运后,采用绿电充放和油田电网峰谷套利两种运行模式,储能电池能量转化效率超过90%,单月预计可向站内油井供电6000余千瓦时。
目前,除聚合物固态电池的价格在0.5~0.6元/Wh外,氧化物固态电池和硫化物固态电池的单价均超过1元/Wh。受制于成本问题,固态电池在储能行业的应用案例还不多,但因其安全性高、能量密度大的特点,在电网储能、可再生能源储存、工业储能、家庭储能等领域的潜力巨大。随着产学研协同创新加速、政策支持力度加大,以及技术的进一步发展和商业化,固态电池有望在未来成为储能行业的主流技术,推动储能技术的革新。
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