探秘固態電池的研發進度：日本固態電池研發又有新進展，或彎道超車
發布時間：2023-03-24閱讀：429
全固態電池被認為將取代傳統鋰電池，如今，日本企業已經走在世界前列，而我國的全固態電池呢？據媒體報道，日本電池大廠Maxell將在今年夏天開始量產使用于產業機械等用途的大容量全固態電池，將成為全球第一家量產大容量全固態電池的廠商。這種電池被認為是次世代電池的主流產品，可以替代現有的鋰離子電池，并廣泛應用于電動汽車和儲能領域。Maxell將在今年夏天開始生產用于工廠機器人的大容量全固態電池，并在其京都事業所內投資20億日元建立生產線。目前，Maxell正在與多家工廠自動化廠商商談合作事宜，該公司的2030年度營收目標為300億日元。值得一提的是，日本廠商在全固態電池研發方面一直處于領先地位，前5大全固態電池相關專利擁有者中，有4家為日系企業，包括豐田汽車和Panasonic等知名企業。看到這則新聞，我們不禁要問：在全固態電池技術的研發方面，日本顯然已經走在世界前列，那么中國的電池企業在這方面的進展如何呢？能否和日本一較高下呢？傳統的鋰離子電池使用有機液體電解液，容易在異常情況下（如過度充電、內部短路）產生過熱現象，導致電解液氣脹、分解、自燃甚至爆炸，這是目前三元材料的一大短板，存在嚴重的安全隱患。相比之下，全固態鋰電池采用固體電解質，不含易燃、易揮發組分，完全消除了電池因漏液引起的安全隱患，被譽為最安全的電池體系。此外，傳統液態鋰離子電池中金屬鋰存在許多技術問題，如枝晶、粉化、SEI不穩定和表面副反應等，而固態電解質與金屬鋰的兼容性使得鋰負極電池的應用成為可能，從而顯著提高了能量密度。綜合來看，相比液態鋰離子電池，全固態金屬鋰電池具有安全性能好、能量密度高和循環壽命長等優點，因此被譽為下一代主流電池體系。然而，全固態金屬鋰電池在電化學性能、安全性以及工程化制造方面一直無法達到理想的應用要求，因此，在此前，全球的電池制造商一再遭遇大規模制造全固態電池的挑戰。2016年，世界電池大會在中國舉辦，彼時，在電池領域中國需要向日企繳專利費才能獲得想要的技術，產業的關鍵材料很多被日企壟斷。但幾年后，中國已經完全趕超了日本，申請了全球1.9萬件鋰電池專利中的1.5萬件，而日本僅有960件。中國還供應了全球60-90%的鋰電池材料，其中負極材料中的石墨則100%由中國生產。中國已經在電池產業鏈中占據絕對的主導優勢，完全逆轉了日本。
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但是，日本也不會坐以待斃。日企專家吉野彰曾表示，固態電池是下一代電池的方向，將取代傳統鋰電池。如果現在開始提前布局，押注到固態電池，在幾年后這種電池大量普及時，就會掌控了主動權，能分到重要的市場占比。2018年，日本各大企業聯手組建了一個固態電池研發團隊，旨在重返電池領域的巔峰。在這樣的背景下，他們不僅僅完成了固態電池在實驗室的測試，如今還成功地將其大規模量產。這意味著他們已經實現了從實驗室到生產線的完美轉換，使得固態電池真正成為現實。而中國呢？日本的固態電池會對我國的電池企業產生沖擊和影響嗎？中國是否會被彎道超車？事實上，我國的電池巨頭公司也沒有停止研發，對于固態電池的行業發展，自然會非常關注，并且也在全面衡量參與的條件和發展的態勢等。現在上述企業也對固態電池的研發和量產都做出了預期和規劃，并且納入企業的發展日程。然而，僅根據電池實驗室數據來看，缺乏令人興奮的參數，更不用說何時才能開始量產。據業內人士估計，到2025年，中國可能會出現領先的企業開始生產全固態電池，生產我國的首批固態電池產品。而要等到2030年，才會有大量企業開始生產固態電池，并擴大生產規模。這顯然已經落后于日本企業。日本的固態電池技術已經完成了實驗室的突破并率先進行量產，技術核心都是日本在領先，中國的電池企業目前還沒能掌握這種技術。日媒表示，日本是想要在固態電池領域搶跑，好謀求市場逆轉，用固態電池產品趕超中國的企業。作為嶄新的事物，固態電池得到資本高度青睞的同時，也在經受著同樣力度的質疑。近日，摩根士丹利分析師Adam Jonas發布研報，將固態電池制造商QuantumScape（QS.US）評級從“持股觀望”下調至“減持”，并將目標價從12美元下調至僅4美元，創華爾街新低。原因包括規模化和獲得整車廠認可的時間線的不確定性，以及公司面臨更困難的融資環境。他表示：“雖然固態電池可能仍然代表著能源存儲的未來，但事實證明，實現這一目標的道路比我們和市場預期的更困難，也更遙遠。”此前，成立于以色列的電池快充技術公司StoreDot表示，距離大規模生產固態電池可能還有著不短的時間。該公司CEO Doron Myersdorf博士表示：“目前，盡管我們的競爭對手提出了一些樂觀的說法，但全固態電池的大規模量產至少還需要10年的時間。”不少業內人士透露，對于全固態電池，當前仍存在一些技術難點：一是電解質的批量化、低成本化、穩定化合成問題一直未能有效解決；二是固固界面問題導致的內阻大的問題未得到解決；三是相應的設備、工藝尚未定型。因此，看上去很美”的全固態電池的發展之路依然非常遙遠，離大規模量產應用至少還有5~10年，且充滿變數。因此，MAXell宣布開始量產全固態電池可能只是曇花一現，該公司的未來發展仍需取決于市場。如果他們研發的高容量固態電池未能達到預期，那么量產可能只是只是“理想很豐滿，現實很骨感”。綜上所述，盡管日本企業已經率先量產，但是未來的發展仍是未知數。中國企業雖然暫時落后，但是也有攻克科研難題的實力，面對全固態電池的研發，誰是下一個贏家還未可知。
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