中國固態(tài)電池行業(yè)發(fā)展如何

• 劉春天 2023年7月28日 來源：中研網(wǎng) 936 58
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全球固態(tài)電池研發(fā)可分為中國、日韓及歐美三個陣營。在技術(shù)方向上，日韓起步最早并選擇了硫化物固態(tài)電解質(zhì)路線，目前日韓企業(yè)持有固態(tài)電池專利數(shù)全球領(lǐng)先，據(jù)Patent Result統(tǒng)計，截止2022年3月末全球?qū)＠麛?shù)排名前十全是日韓企業(yè)；歐美選擇氧化物固態(tài)電解質(zhì)路線居多，且

根據(jù)《2023-2028年中國固態(tài)電池行業(yè)發(fā)展趨勢與投資研究報告》分析，固態(tài)電池是一種新型的電池技術(shù)，與傳統(tǒng)液態(tài)電池相比具有許多潛在的優(yōu)勢。固態(tài)電池使用固態(tài)電解質(zhì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)液體或凝膠電解質(zhì)，這使得它們更安全、更穩(wěn)定，并且能夠提供更高的能量密度。固態(tài)電池采用固態(tài)電解質(zhì)，部分或全部替代液態(tài)電解質(zhì)，可大幅提升電池的安全性、能量密度，是現(xiàn)有材料體系長期潛在技術(shù)方向。依據(jù)電解質(zhì)分類，電池可細分為液態(tài)(25wt%)、半固態(tài)(5-10wt%)、準固態(tài)(0-5wt%)和全固態(tài)(0wt%)四大類，其中半固態(tài)、準固態(tài)和全固態(tài)三種統(tǒng)稱為固態(tài)電池。

固態(tài)電池行業(yè)在國民經(jīng)濟中具有重要的地位，尤其是在可再生能源、電動交通和便攜式電子設(shè)備等領(lǐng)域。以下是固態(tài)電池行業(yè)在國民經(jīng)濟中的幾個方面：

新能源發(fā)展：固態(tài)電池作為下一代高性能、高安全性電池技術(shù)之一，在新能源領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。固態(tài)電池可以提高儲能系統(tǒng)的效率和可靠性，推動可再生能源（如太陽能和風能）的更廣泛應(yīng)用，并幫助實現(xiàn)清潔能源轉(zhuǎn)型。

電動交通：隨著對環(huán)境友好和可持續(xù)交通方式的需求增加，電動汽車市場快速發(fā)展。固態(tài)電池具有高能量密度、長壽命和更高安全性的特點，有望成為電動汽車領(lǐng)域的突破性技術(shù)。發(fā)展固態(tài)電池可以促進電動交通產(chǎn)業(yè)鏈的升級和轉(zhuǎn)型，提高電動汽車的續(xù)航里程、充電速度和安全性能。

便攜式電子設(shè)備：隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的普及和便攜式電子設(shè)備的多樣化需求，對電池技術(shù)的要求也越來越高。固態(tài)電池因其更高的能量密度、更小的體積和更長的使用壽命等優(yōu)勢，有望成為未來便攜式電子設(shè)備（如智能手機、平板電腦、可穿戴設(shè)備）的首選電池技術(shù)。

高端制造業(yè)：固態(tài)電池行業(yè)的發(fā)展將帶動與之相關(guān)的產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，包括原材料供應(yīng)商、設(shè)備制造商、電池組裝廠商等。這將促進高端制造業(yè)的升級和轉(zhuǎn)型，提高我國在電池制造領(lǐng)域的技術(shù)水平和競爭力。

固態(tài)電池作為一項重要的新興技術(shù)，具有推動可持續(xù)發(fā)展和經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的潛力。政府和企業(yè)在固態(tài)電池研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用方面的投資和支持將有助于加速固態(tài)電池行業(yè)的發(fā)展，并促進國民經(jīng)濟的可持續(xù)增長。

固態(tài)電池基礎(chǔ)研究歷史悠久。1831年-1834年，邁克爾·法拉第發(fā)現(xiàn)了固體電解質(zhì)硫化銀和氟化鉛，為固態(tài)離子學奠定了基礎(chǔ)。1950年代后期，科學家發(fā)現(xiàn)了采用固體電解質(zhì)的銀導電電化學系統(tǒng)。1967年，科學家發(fā)現(xiàn)快速離子傳導β，該離子可用于氧化鋁，啟動了對具有更高能量密度的新型固態(tài)電化學器件的開發(fā)，例如熔融鈉/β-氧化鋁/硫電池在美國福特汽車公司和日本NGK開發(fā)。在系統(tǒng)開發(fā)中，有機物固態(tài)電解質(zhì)（聚環(huán)氧乙烷（PEO））和無機物固態(tài)電解質(zhì)（NASICON）被發(fā)現(xiàn)。1990年代，美國橡樹嶺國家實驗室開發(fā)了新型固態(tài)電解質(zhì)：氮化鋰磷氧（LiPON），可用于制造薄膜鋰離子電池。2011年，Kamaya等人展示了第一個固體電解質(zhì)（LAGP），能夠在室溫下實現(xiàn)超過液體電解質(zhì)對應(yīng)物的體積離子電導率。2017年，鋰離子電池的共同發(fā)明者約翰·古迪納夫推出了一款固態(tài)電池，它使用玻璃電解質(zhì)和由鋰、鈉或鉀組成的堿金屬陽極。

基礎(chǔ)技術(shù)研發(fā)深度沉淀，固態(tài)電池逐步邁向產(chǎn)業(yè)化。鋰電池作為目前最廣泛使用的動力電池產(chǎn)品，其性能指標要求也將不斷提升。固態(tài)電池在性能方面具有更大的優(yōu)勢，是電池技術(shù)發(fā)展的遠期目標，各個國家也制定了相關(guān)政策文件指引：

中國：2017年和2021年中國分別發(fā)布固態(tài)電池相關(guān)政策方案，旨在推動固態(tài)電池比容量達500Wh/kg、超過600WWh/kg；

美國：發(fā)布鋰電池國家藍圖（2021-2030），將遠期目標定為動力電池能量密度達500Wh/kg并實現(xiàn)100%去鈷化和去鎳化；

歐盟：發(fā)布相關(guān)政策文件將電池實現(xiàn)400Wh/kg能量密度作為遠景目標。

全球固態(tài)電池研發(fā)可分為中國、日韓及歐美三個陣營。在技術(shù)方向上，日韓起步最早并選擇了硫化物固態(tài)電解質(zhì)路線，目前日韓企業(yè)持有固態(tài)電池專利數(shù)全球領(lǐng)先，據(jù)Patent Result統(tǒng)計，截止2022年3月末全球?qū)＠麛?shù)排名前十全是日韓企業(yè)；歐美選擇氧化物固態(tài)電解質(zhì)路線居多，且均在直接開發(fā)鋰金屬負極應(yīng)用；中國三種固態(tài)電解質(zhì)路線均有布局，在開發(fā)全固態(tài)電池的同時也在大力發(fā)展對現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)更友好的半固態(tài)電池。

固態(tài)電池具有能量密度更高、安全性更強、工藝更極致等多方面優(yōu)勢，已成為公認的下一代電池技術(shù)。目前固態(tài)電池處于早期發(fā)展階段，考慮到當下液態(tài)鋰離子電池性能還能滿足應(yīng)用需求且具備明顯成本優(yōu)勢，在中短期內(nèi)仍將占據(jù)主流。從市場應(yīng)用的進程看，固態(tài)電池將首先應(yīng)用于消費電子等小容量市場，后逐步向高端、中端電動汽車滲透，最后廣泛應(yīng)用于低端電動車及儲能市場。

根據(jù)SNE research預計2030年左右可研發(fā)出可具備大規(guī)模商業(yè)化的全固態(tài)電池。據(jù)SNE research相關(guān)測算數(shù)據(jù)顯示，截至2022年底，全球固態(tài)電池市場規(guī)模約達到約2750萬美元，預計至2030年底，全球固態(tài)電池市場規(guī)模有望增長至400億美元的市場規(guī)模，CAGR達180%，市場空間值得期待。

根據(jù)2022年的公開數(shù)據(jù)顯示，中國固態(tài)電池行業(yè)的工業(yè)總產(chǎn)值已經(jīng)開始顯現(xiàn)增長的趨勢。當時，隨著技術(shù)進步和市場需求的增加，中國的固態(tài)電池企業(yè)不斷擴大生產(chǎn)規(guī)模，投資于研發(fā)和生產(chǎn)設(shè)施，并積極推動固態(tài)電池技術(shù)的商業(yè)化進程。

截至2022年底，中國固態(tài)電池行業(yè)的工業(yè)總產(chǎn)值超過了數(shù)十億元人民幣。固態(tài)電池作為一項前沿技術(shù)，具有廣泛的應(yīng)用前景，包括電動汽車、儲能系統(tǒng)和移動設(shè)備等領(lǐng)域。因此，預計隨著技術(shù)的成熟和市場的發(fā)展，中國固態(tài)電池行業(yè)的工業(yè)總產(chǎn)值將繼續(xù)增長，并為國家的科技創(chuàng)新和經(jīng)濟發(fā)展做出重要貢獻。

在固態(tài)電池行業(yè)，預測未來需求產(chǎn)品和服務(wù)的功能包括以下方面：

高能量密度：固態(tài)電池的高能量密度是一個重要功能。隨著電動汽車、無人機和便攜設(shè)備等市場的增長，對更高能量密度的需求也會增加，以實現(xiàn)更遠的續(xù)航里程或延長使用時間。

快速充電：快速充電功能是用戶所期望的關(guān)鍵特性之一。隨著用戶對充電時間的要求越來越高，固態(tài)電池的快速充電能力將成為競爭優(yōu)勢。這樣的功能可以減少充電時間，提高用戶體驗。

長循環(huán)壽命：固態(tài)電池具有較長的循環(huán)壽命，這意味著它們可以經(jīng)受更多次的充放電循環(huán)而不損失性能。長循環(huán)壽命對于需要長期使用、高頻充電和放電的應(yīng)用領(lǐng)域尤為重要，如電動汽車和儲能系統(tǒng)。

安全性：安全性是固態(tài)電池行業(yè)關(guān)注的一個核心問題。固態(tài)電池相對于傳統(tǒng)液態(tài)電池更具有抗熱、抗沖擊和抗?jié)B漏的特性，從而降低了事故風險。未來需求產(chǎn)品和服務(wù)將繼續(xù)關(guān)注提高固態(tài)電池的安全性能，以滿足用戶和市場的要求。

溫度范圍適應(yīng)性：固態(tài)電池的適應(yīng)性很重要，尤其是在極端溫度條件下的工作能力。對于一些特殊應(yīng)用領(lǐng)域，如航空航天、工業(yè)自動化和戶外設(shè)備，固態(tài)電池需要具備較廣的工作溫度范圍，并能在極低或極高溫度下保持穩(wěn)定性能。

成本效益：固態(tài)電池行業(yè)追求成本效益也是一個重要趨勢。預計隨著技術(shù)進步和規(guī)模化生產(chǎn)，固態(tài)電池的成本會逐漸降低。為了滿足不同市場的需求，未來的產(chǎn)品和服務(wù)將更加注重成本效益，使固態(tài)電池在各個領(lǐng)域能夠具備競爭力。

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