盡管全固態(tài)電池被視為下一代動(dòng)力電池的終極解決方案,但當(dāng)前全固態(tài)電池成本仍為液態(tài)電池的5-10倍,量產(chǎn)面臨材料、工藝及產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同等多重挑戰(zhàn),需以“先半固態(tài),后全固態(tài)”的路徑逐步突破。
全固態(tài)電池需跨越界面穩(wěn)定性、制造良率等核心瓶頸,而半固態(tài)電池作為過(guò)渡方案,已具備規(guī)模化量產(chǎn)條件。然而,全固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化仍受制于硫化物電解質(zhì)空氣敏感性、鋰金屬負(fù)極枝晶抑制等技術(shù)難題。
行業(yè)分析指出,固態(tài)電池成本高企與產(chǎn)業(yè)鏈配套不足密切相關(guān)。當(dāng)前硫化物固態(tài)電解質(zhì)核心原料硫化鋰價(jià)格較高,全固態(tài)電芯制造設(shè)備需全新改造,前端成本較液態(tài)電池高。
全固態(tài)電池技術(shù)成熟度僅相當(dāng)于“剛?cè)腴T水平”,量產(chǎn)仍需克服材料體系重構(gòu)、工藝標(biāo)準(zhǔn)化缺失等障礙。
在資本市場(chǎng)熱炒固態(tài)電池概念的背景下,應(yīng)當(dāng)呼吁行業(yè)理性看待技術(shù)進(jìn)展。
設(shè)備商宣稱的‘全套量產(chǎn)設(shè)備’尚未經(jīng)過(guò)大規(guī)模驗(yàn)證,全固態(tài)電池成本降至液態(tài)水平至少需3-5年時(shí)間。
全固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程與鋰、鎳、鈷等關(guān)鍵有色金屬材料及固態(tài)電解質(zhì)、高鎳正極、硅基負(fù)極等新能源材料的突破深度綁定。
鋰作為電解質(zhì)(硫化物/氧化物)和鋰金屬負(fù)極的核心元素,其供應(yīng)高度集中于南美鹽湖與澳洲鋰礦;
鎳鈷則主導(dǎo)高鎳三元正極(如NCM 811)的性能提升,但剛果(金)鈷出口禁令與印尼鎳礦環(huán)保審查加劇供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn),倒逼企業(yè)轉(zhuǎn)向高鎳低鈷(如NCMA)及無(wú)鈷正極技術(shù),同時(shí)通過(guò)電池回收體系補(bǔ)充原料缺口。
稀有金屬銦、鍺因在透明導(dǎo)電薄膜(ITO靶材)和硫化物電解質(zhì)優(yōu)化中不可替代,價(jià)格長(zhǎng)期高位,推動(dòng)企業(yè)研發(fā)石墨烯替代ITO等新材料。
在新能源材料領(lǐng)域,硫化物電解質(zhì)與氧化物電解質(zhì)構(gòu)成技術(shù)路線競(jìng)爭(zhēng),前者需克服空氣敏感性與成本問(wèn)題,后者燒結(jié)溫度高達(dá)1200℃導(dǎo)致能耗激增;
高鎳正極通過(guò)摻雜鋁/鎂穩(wěn)定結(jié)構(gòu),配套電解液需匹配固態(tài)電解質(zhì)化學(xué)窗口,而硅基負(fù)極雖理論容量達(dá)4200mAh/g,但體積膨脹率超300%,需與電解質(zhì)形成穩(wěn)定界面。
界面材料方面,固態(tài)電解質(zhì)界面(SEI膜)需添加LiF、Li?N等無(wú)機(jī)添加劑提升穩(wěn)定性,粘接劑則從傳統(tǒng)PVDF轉(zhuǎn)向SBR-Li復(fù)合體系以增強(qiáng)電極-電解質(zhì)結(jié)合力。
未來(lái)3-5年,鋰資源回收、硫化物電解質(zhì)國(guó)產(chǎn)化及供應(yīng)鏈垂直整合將成為降本關(guān)鍵路徑,推動(dòng)全固態(tài)電池成本向液態(tài)電池逼近。
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