全球固态电池发展现状


来源:中国粉体网   星屑

[导读]  由于全球范围内新能源汽车的迅速崛起,普通液态锂电池的各种问题已经逐渐暴露,有着能量密度高、工作温度范围宽、安全性好、循环寿命长等特点的固态电池引发了市场的高度关注。

中国粉体网讯  随着全球能源矛盾的日益加剧,锂离子电池应运而生,被应用于各行各业,已经与人们的生活息息相关。与此同时,电动汽车也开始进入到人们的生活中。由于全球范围内新能源汽车的迅速崛起,普通液态锂电池的各种问题已经逐渐暴露,有着能量密度高、工作温度范围宽、安全性好、循环寿命长等特点的固态电池引发了市场的高度关注。


日本、美国、韩国、德国等众多研究机构、初创公司和部分车企,纷纷布局固态电池产业,从技术研发到商业量产,抢占国际竞争制高点。


我国对固态电池的基础研究起步较早,但主要以科研机构或者院校为支撑,产业化进程较慢。


发展现状


固态电池是一种使用固体正负极和固体电解质,不含任何液体,所有材料都由固态材料组成的电池,主要优点有三:

一、安全性高,无自燃、爆炸风险;

二、能量密度高,有望彻底解决电动车里程焦虑;

三、循环寿命长、工作温度范围宽、可快速充电。

按照电解质材料的选取,固态电池可以为分为聚合物、氧化物和硫化物三大体系。


固态电池主要体系类别


其中,聚合物电解质的设计灵活性强,技术成熟度最高,在世界范围内率先实现了小规模量产,但其理论能量密度优势弱于其他2类电解质;氧化物电解质性能优于聚合物电解质,但薄膜型氧化物电池容量较小、只能应用于消费类电子领域,非薄膜型氧化物电池技术还不够成熟;硫化物电解质理论上最适合于电动汽车领域,但是开发难度最大。综合来看,固态电池具备成为下一代动力电池技术的潜力,但每一类固态电池体系都有较为棘手的问题需要攻坚,尚未有足够成熟的市场化产品,产业化处于早期阶段。


研发现状


1990年-2018年,全球已经公开的固态电池领域专利数目达到1926件,且仅在2007-2017年,固态电池领域年申请专利数目由26件增加到273件,增长超过10倍,说明固态电池的研发越来越受到各方面的重视。


在地域方面,日本目前拥有固态电池专利916件,占比接近一半,领先优势较大。其次是美国和中国,其中美国拥有398件,略领先于中国。韩国拥有100件位居第四。


在专利主体方面,作为全球第一大车企的丰田公司目前拥有固态电池专利252件,数量远超其他车企与电池企业,同时日本其他消费电子及汽车零部件企业如富士、村田制造所、松下也在固态电池领域广泛布局。总体来看,日本固态电池的研发以产业界为主导。美国固态电池专利分布比较分散,而且其持有的主体多为Quantumscape(21件)、Sakti3(17件)等初创企业。韩国专利分布相对集中,如三星电子(35件)、LG化学(29件)、现代汽车(25件),与日本相似,韩国在固态电池领域的研发也是以产业界为主导,且电池企业与整车企业均有布局。



固态电池专利的持有主体情况


对我国固态电池产业发展的启示


加大政策支持,鼓励技术创新


一是加强政策引导。将固态锂电池纳入国家重点领域、关键行业的研发体系中,借助国家重点基础研究发展计划。产学研合作项目、高技术研究发展计划等,加强不同类型的正负极活性材料、高性能电解质,以及不同应用特点固态锂电池的相关基础研究创新、关键技术攻关和产业化培育科学布局。二是加大政府财税扶持及科研投入力度。加强产业投资专项基金、创新创业投资基金等对固态电池的支持,同时发挥风险基金等作用,鼓励社会资本投向固态电池创新型企业和技术创新型项目,进一步鼓励企业加大研发投入,特别是对从事早期技术研发的企业可提供税收优惠政策。


深化国际合作,扩展发展新模式


一是加强引进固态电池先进技术。鼓励企业依托我国巨大的市场需求优势,与国际上拥有先进固态电池技术的企业开展多层次合作,加强技术引进和消化吸收。二是推进固态电池相关标准国际化。联合产业链上下游不同机构、组织,从设计、生产制造、安全评估、性能测试、关键装备配置等环节入手,开展固态电池领域相关标准修订制工作。


固态电池不仅是技术革新,是一场革命,更是后锂电池时代的必经之路。


参考资料:

刘莹莹,车超.国外固态电池产业发展对我国的启示.

钜大锂电. 世界各国固态电池研究进展现状分析.


(中国粉体网编辑整理/星屑)

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