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半固态电池:新能源车最优解?能否称王下一代
近期,蔚来轿车在发布会上表明,150kWh电池包将于7月上线。
该电池选用半固态电解液、硅碳复合负极资料、超高镍正极资料,单体能量密度达360Wh/kg,续航路程可达1,000公里。
相较于依然悠远的固态电池和传统的锂电池,半固态电池能否成为更优解?
半固态道路关于现有液态锂离子电池系统更迭较小,半固态道路依然会运用隔阂与液态电解液,其制备办法大部分沿袭传统锂离子电池工艺与配备技能。
半固态电池是锂离子电池细分中的混合固液锂电池,其电芯中固态电解质和液态电解质均存在,电解液含量占比在5%-10%。
固态电解质是固态锂电池的中心,电解质资料很大程度决议电池各项功能参数,因而固态电池具有不易燃性、耐高温、无腐蚀和不蒸发等特色。
半固态电池是液态锂电池向全固态电池过渡的阶段,半固态电池完成量产后能够为全固态电池产业链布局打下根底。
由于传统液态锂电池中电解液具有易燃特性,近年来相关安全事故频发,因而跟着技能革新,固态电池的开展势在必行,混合固液电池将逐步削减液态电解质的用量,终究完成全固态电池方针。
那么,现在我国半固态电池职业现状终究怎么?产业链中还存在哪些开展机会与痛点?
本文,头豹研究院将从半固态电池职业界说及分类、比照其他电池、产业链上下流、商场状况等视点为您深入剖析我国智能算力职业。
01
半固态电池职业界说与分类
半固态电池是锂离子电池细分中的混合固液锂电池,其电芯中固态电解质和液态电解质均存在,电解液含量占比在5%-10%。固态电解质是固态锂电池的中心,电解质资料很大程度决议电池各项功能参数,因而固态电池具有不易燃性、耐高温、无腐蚀和不蒸发等特色。
锂离子电池首要分为液态与固态电池两种类型,其间固态电池包含半固态、准固态和全固态电池三种类型。半固态电池是液态锂电池向全固态电池过渡的阶段,半固态电池完成量产后能够为全固态电池产业链布局打下根底。由于传统液态锂电池中电解液具有易燃特性,近年来相关安全事故频发,因而跟着技能革新,固态电池的开展势在必行,混合固液电池将逐步削减液态电解质的用量,终究完成全固态电池方针。
02
半固态电池VS其他电池
比较较传统液态电池,固态电池结构较简略,固态电解质除了传导锂离子,也能充任隔阂的人物;在全固态电池中,不需要电解液、电解质盐、隔阂和粘结剂等资料,比较较半固态电池的构建过程愈加简化。
半固态电池、传统液态电池与全固态电池的作业原理是相通的,充电时正极的锂离子从活性物质的晶格脱嵌,经过固态电解质向负极搬迁,电子经过外电路向负极搬迁,两者在负极处复组成锂原子、合金化或嵌入到负极资猜中。
依据浙江锋锂新动力公司数据显现,半固态电池电芯BOM本钱为0.5729元/Wh,而传统液态电池电芯BOM本钱为0.5766元/Wh,半固态电芯BOM本钱低于液态电池电芯BOM本钱。
在电芯BOM本钱中,传统液态电池膜 电解液为0.1145元/Wh,半固态电池膜 电解液0.1108元/Wh,其间半固态电池固态膜本钱占比较大,但电解液本钱占比比较较小。
03
半固态电池产业链图谱
半固态电池上游包含矿藏、原资料和设备,中游为电池制作商,下流包含新动力轿车、储能和消费电子等范畴;其间上游固态电解质是半固态电池制作的中心原资料,中游以氧化物为干流的制作道路。
04
半固态电池产业链上游:正负极资料
半固态电池与传统液态电池的正极资料类似,首要有三元正极资料、具有尖晶石结构的锰酸锂资料和具有橄榄石结构的磷酸铁锂资料。在半固态电池专利中,清陶动力、卫蓝新动力、国轩高科、锋锂动力、蔚来轿车的专利中均运用三元正极资料,而国轩高科的专利中运用高镍三元正极资料。
半固态电池负极资料首要分为金属锂负极、碳基负极和氧化物负极三种类型,负极的开展途径首要为石墨、硅碳、硅氧,终究到高容量、低电位的金属锂。
石墨作为锂电池开始的负极资料,具有合适锂离子嵌入和脱出的层状结构,一起具有杰出的电压渠道,充放电功率在90%以上;可是,石墨碳理论容量较低,而且现在运用现已根本到达理论极限,高能量密度需求无法满意;因而,石墨烯、碳纳米管等纳米碳作为新式碳资料在商场中呈现,电池容量扩展2~3倍。
但跟着锂电池关于高能量和高安全性的需求越来越高,石墨资料无法满意,硅基资料应运而生,硅的储备量丰厚、本钱低、无污染,而且硅基资料比碳基资料的理论比容量更高;但是,它在嵌锂过程中体积胀大严峻,体积改变率高达260%;因而,金属锂被提出,金属锂由于其高容量、低电位的优势,而且在液态电池和固态电池中均可以运用,被视为固态电池开展最有远景的负极资料。
05
半固态电池产业链上游:固态电解质
半固态电池电芯中固态电解质和液态电解质均存在。现在,半固态电池电芯首要运用的固态电解质是氧化物电解质;硫化物电解质在半固态电池技能道路中开展空间相对有限,它是全固态电池的干流道路,由于电极中液领会损坏硫化物资料结构,从而影响电池功能。
半固态电池上游的固态电解质首要包含四种技能道路,分别为氧化物、硫化物、聚合物和卤化物,各技能道路各有好坏。现在氧化物系统因研制本钱和难度相对较低,因而较多厂商挑选氧化物技能道路;而硫化物研制难度较高,因其优异功能和较大潜力招引本钱较雄厚的电池厂商投入研制。
06
半固态电池产业链下流:新动力轿车商场
半固态电池产业链下流首要包含新动力轿车商场、储能商场和消费电子商场,其间新动力轿车商场是半固态电池最首要的商场;此外,依据半固态电池的安全优势,运用于对本钱敏感度较小的微电池范畴,如植入式医疗设备、无线传感器等,随后逐步向高端消费电池浸透;在电化学储能方面,现在锂电池占电化学储能比重达80%,跟着固态电池开展,在下流储能商场开展空间潜力是巨大的。
我国半固态电池在新动力轿车商场需求中,依据头豹研究院剖析,2023年达观猜测半固态电池浸透率达1.0%,2029年可打破10%浸透率,2030年我国半固态电池在新动力轿车商场中达观需求量为90.0GWh,保存需求量为61.4GWh。依据我国多家电池制作商研制阶段猜测2023年半固态电池可完成量产,2023-2026年需求量CAGR为122.9%,但跟着全固态电池的推出,半固态电池商场受限,估计2026-2030年需求量CAGR为34.1%
07
半固态电池商场剖析:我国商场
2022-2023年我国多家电池厂商与车企协作布局半固态电池,其间卫蓝新动力估计产能数量位居*,到达100GWh,头部厂商估计共布局产能168.5GWh。
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