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动力电池“脱保”,“寿命焦虑”怎么破?

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动力电池“脱保”,“寿命焦虑”怎么破?

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*本文参考报告:《2023年中国半固态电池行业概览》,首发于头豹科创网。

 

2024年,新能源汽车行业迎来首批动力电池“脱保”,电池“寿命焦虑”的提法也浮出水面。动力电池“老龄化”正成为影响新能源汽车产业健康发展的焦点。

 

近年来,各汽车品牌不断推出自己的电池品牌,旨在提升品牌竞争力、技术创新能力和供应链稳定性。如宁德时代、极氪、比亚迪等品牌均推出了自家的电池技术,包括金砖电池、刀片电池等。

 

日前,在长寿命电池战略沟通会上,蔚来与宁德时代签署合作协议,准备研发推出长寿命电池。

 

李斌指出,“目前电池循环寿命低于整车可行驶里程,整车可行驶里程可达100万公里,但是行业通常电池循环寿命里程只能达到24万公里,电池日历寿命低于汽车用户实际用车年限。”

 

同时,他呼吁行业要重视电池寿命问题。不过,相比仍需时日的“长寿命电池”,向固态过度的半固态电池似乎是当下的“最优解”。

 

半固态电池性能如何?半固态电池对现有产业链影响是怎样的?半固态电池市场布局如何?

 

本文,头豹研究院将对中国半固态电池行业发展历程、性能优势、产业链图谱等方面进行梳理,并对中国与全球市场布局,及行业代表企业等进行分析。

 

01

中国半固态电池行业综述

 

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%;固态电池由于固态电解质具有不易燃性、耐高温、无腐蚀和不挥发等特点。

 

固态电池从1972年首次发现采用Lil为电解质的固态锂离子电池,到2017年固态电池第一阶段的研发已完成,半固态电池作为全固态电池过渡阶段时期的电池,量产在即,逐渐进入商业化前阶段。

 

从1987年中国科技部将固态锂电池列入“863”计划重大专题开始,多年来中国政府发布多个推动锂电池与固态电池相关政策,中国已将固态电池研发与应用列入国家重点研发计划。

 

半固态电池的工作原理与传统锂电池是相通的,相比较液态电池,固态电池的构造较简单;半固态电池电芯BOM成本低于液态电池电芯BOM成本;固态电池在锂电池中综合性能最优。

 

半固态电池作为固态电池的细分,性能优于液态电池但次于全固态电池,其优点包括安全性较好、能量密度较高、灵活性更好、循环寿命更长、工作温度范围更宽、耐挤压和耐震动。

 

02

中国半固态电池产业链

 

半固态电池上游包括矿产、原材料和设备,中游为电池制造商,下游包括新能源汽车、储能和消费电子等领域;其中上游固态电解质是半固态电池制造的核心原材料,中游以氧化物为主流的制造路线。

 

半固态电池正极材料主要有三元正极、锰酸锂和磷酸铁锂正极材料;负极材料主要分为金属锂、碳基和氧化物负极,其中高镍三元正极与金属锂负极被认为是最有前景的固态电池正负极材料。

 

目前,半固态电池电芯主要使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术路线中发展空间相对有限,因为电极中液体会破坏硫化物材料结构,进而影响电池性能。

 

氧化物固态电解质包括晶态和玻璃态两类;与其他无机固体化合物相比,氧化物锂离子导体通常对于环境空气和高温更为稳定,在原料方面也更容易获取。

 

固态电解质种类众多,性能各异,氧化物电解质相对性能较均衡,预计设计兼顾力学性能、离子电导率和电化学窗口的聚合物/无机物复合型固态电解质材料是未来的主流方向。

 

半固态电池对于现有锂电池产业链上游的冲击是有限的,主要在于电解液和隔膜受到一定的影响;从半固态电池发展到全固态电池,电解液和隔膜将逐渐被取代,对于现有产业链冲击较大。

 

半固态电池制备工艺流程可兼容传统液态锂电池生产工艺,从而快速进入市场,其中仅有10%-20%工艺设备与液态锂电池要求不同,主要包括固态电解质膜引入、原位固化工艺和负极一体化工艺。

 

新能源汽车是半固态电池最主要的市场,预计2023年中国半固态电池可实现量产,到2030年中国半固态电池在新能源汽车市场中乐观需求量为90.0GWh,保守需求量为61.4GWh。

欲查看完整高清版图表,请前往文末获取

 

03

半固态电池市场分析

 

全球多家电池制造厂商已宣布正在参与半固态电池研发,并设立确定可实现的研发目标;在2028年全球锂电池产能预测中,预计宁德时代位居榜首,LG Chem紧随其后,其次为特斯拉和比亚迪制造商。

 

2022-2023年中国多家电池厂商与车企合作布局半固态电池,其中卫蓝新能源预计产能数量位居第一,达到100Gwh,头部厂商预计共布局产能168.5Gwh。

欲查看完整高清版图表,请前往文末获取

 

此外,我们还在报告中完整分析了中国半固态电池行业代表企业案例等,可前往文末获取完整版报告。

 

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