近年來，憑借安全、能量密度高、成本低等優(yōu)勢，固態(tài)電池大火，國內(nèi)外企業(yè)紛紛布局。在該領(lǐng)域，國外布局較早，但國內(nèi)該產(chǎn)業(yè)發(fā)展正在提速。

之前，電池聯(lián)盟已經(jīng)盤點過國內(nèi)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)狀是半固態(tài)電池將快速產(chǎn)業(yè)化，全固態(tài)電池或?qū)?030年前后產(chǎn)業(yè)化。本期，從相關(guān)政策、企業(yè)布局、技術(shù)進展等方面，分別對國外的日本、韓國、歐美的固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)進行介紹。

日本

相關(guān)政策：

2018年提出了《日本汽車電動化的基本政策和具體行動》，明確提出下一代電池的技術(shù)開發(fā)方向，主要包括固態(tài)電池和創(chuàng)新電池。

2020年出臺的《2050年碳中和綠色增長戰(zhàn)略》進一步強調(diào)了全固態(tài)電池和創(chuàng)新電池的實際應(yīng)用。

2022年8月，日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省牽頭建立強大的電池制造產(chǎn)業(yè)帶，投資共計3.4萬億日元(約1696.87億元人民幣)，并且借助產(chǎn)業(yè)帶培養(yǎng)的3萬名電池制造方面人才中，大部分將用于固態(tài)電池領(lǐng)域。

2022 年9 月，日本電池產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略研究公私理事會發(fā)布《電池產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略》，提出到2030 年左右實現(xiàn)全固態(tài)鋰電池的正式商業(yè)化應(yīng)用的目標(biāo)。

企業(yè)布局：

2022年4月，本田汽車宣布計劃投資約430億日元(約合人民幣21.46億元)開展全固態(tài)電池示范生產(chǎn)線，規(guī)劃于2024年春季啟動。

豐田自1990年起開始研究固態(tài)電池，2023年6月，該公司正在開發(fā)一種全固態(tài)電池，目標(biāo)是在2027-2028年實現(xiàn)商業(yè)化。

2023年2月，日產(chǎn)汽車已經(jīng)成功開發(fā)出全固態(tài)電池，目標(biāo)是到2025年開始試生產(chǎn)，并于2028年量產(chǎn)一款由全固態(tài)電池驅(qū)動的電動汽車。

技術(shù)進展：

在全固態(tài)電池研發(fā)方面，日本領(lǐng)先。調(diào)查世界全固態(tài)電池從自2000年至2022年3月底公開的專利數(shù)來看，日本企業(yè)壟斷了前3名。且前10家企業(yè)中，6家為日本企業(yè)。

今年6月，據(jù)外媒報道，日本大阪都立大學(xué)的科學(xué)家們實現(xiàn)了Li3PS4(全固態(tài)電池的關(guān)鍵材料)高溫相的前所未有的穩(wěn)定性，從而即使在室溫下也能實現(xiàn)卓越的離子電導(dǎo)率，從而進一步推動全固態(tài)電池的實現(xiàn)以及該技術(shù)在電動汽車等應(yīng)用的普及。

今年7月初，豐田公司宣布，已經(jīng)在固態(tài)電池技術(shù)上取得了重大突破，能夠?qū)㈦姵氐闹亓俊Ⅲw積和成本減半。該公司稱，已經(jīng)開發(fā)出了提高電池耐久性的方法，并相信現(xiàn)在可以制造出續(xù)航里程為1200公里的固態(tài)電池，充電時間為10分鐘或者更短。

韓國

相關(guān)政策

2021年7月，韓國政府公布的“K-Battery Development Strategy”提到，韓國政府將協(xié)助研發(fā)固態(tài)電池等新一代電池技術(shù)，并推動2027年全固態(tài)電池的實際商業(yè)化應(yīng)用。

今年4月，韓國宣布，計劃到2023年，將在電動汽車電池行業(yè)投資20萬億韓元(約合1102億元人民幣)，以發(fā)展這一韓國國家安全和重要戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)。韓國產(chǎn)業(yè)通商資源部稱：“ 這項聯(lián)合投資將使韓國率先實現(xiàn)商業(yè)化固態(tài)電池生產(chǎn)，成為世界上固態(tài)電池商業(yè)化的第一個國家。”

企業(yè)布局

韓國三大電池制造商LG新能源、三星SDI和SK On都已布局固態(tài)電池，其中，LG新能源預(yù)計于2026年實現(xiàn)全固態(tài)電池量產(chǎn);三星SDI去年3月宣布已經(jīng)開始建造業(yè)界第一條固態(tài)電池試生產(chǎn)線——S-Line，公司計劃在2025年完成技術(shù)驗證，2027年正式批量生產(chǎn);SK On去年1月宣布與美國佐治亞理工學(xué)院的Seung-woo Lee教授合作開發(fā)下一代全固態(tài)電池，公司計劃2025年開發(fā)硫化物全固態(tài)電池試制品，2029年實現(xiàn)商用化。

技術(shù)進展

韓國研究財團今年6月表示，高麗大學(xué)金東完教授研究組開發(fā)出了能夠解決現(xiàn)有全固態(tài)電池工藝問題的濕法基礎(chǔ)固體電解質(zhì)合成工藝技術(shù)，成功開發(fā)出利用原材料和微波(波長范圍在1mm-1m之間)協(xié)同作用的濕法工藝。

通過此次研究，研究組不僅證明了利用微波的少量能量可以在短時間內(nèi)合成高純度的固體電解質(zhì)，還一次性解決了傳統(tǒng)濕法工藝的問題。

歐美

政策布局

歐洲方面，2018年，德國投資10億歐元，組建了屬于自己的動力電池研究聯(lián)盟，支持固態(tài)電池發(fā)展，巴斯夫、大眾等國際巨頭加入聯(lián)盟。

2018年，歐盟更新了“地平線2020”(2018-2020)計劃，新增一個主題名為“建立一個低碳、彈性的未來氣候：下一代電池”的跨領(lǐng)域研究行動，新增資助計劃將在2019年提供1.14億歐元用于支持7個主題的電池研究課題，其中包括高性能、高安全性的車用固態(tài)電池技術(shù)。

2019年，歐盟批準(zhǔn)了“歐洲固態(tài)電池投資專項計劃”，由歐盟牽頭出資82億歐元，用于發(fā)展固態(tài)電池。

2021年，歐盟發(fā)布《2030電池創(chuàng)新路線圖》，明確固態(tài)電池為研發(fā)方向。

2022年5月，德國系統(tǒng)與創(chuàng)新研究所發(fā)布了《固態(tài)電池路線圖2035+》，來自德國和歐洲的100多名專家參與了該路線圖的制定。該路線圖從宏觀角度預(yù)測并詳細(xì)討論了最有前景的固態(tài)電池發(fā)展路線，并總結(jié)了固態(tài)電池在材料、組分、電芯和應(yīng)用層面上的現(xiàn)狀和前景，并與液態(tài)鋰離子電池在短( < 2025 )、中( < 2030 )和長( > 2030 )時間范圍內(nèi)的預(yù)期發(fā)展進行了比較。

美國方面，2019年8月，美國能源部宣布，總共向通用汽車投入910萬美元研究資金，其中 200 萬美元明確表示與固態(tài)電池的研發(fā)有關(guān)。

2021年1月，美國能源部宣布為7個項目額外提供4700萬美元的資金，其中包括高通量制造突破性聚合物電解質(zhì)以實現(xiàn)低成本固態(tài)電池。

2021年6月，美國國防部先進計劃研究局宣布啟動MINT計劃支持固態(tài)電池研發(fā)，其中包括開展高密度固態(tài)電池研究。

2021年10月，美國能源部宣布資助2.09億美元支持先進動力電池技術(shù)研究，旨在實現(xiàn)全固態(tài)電池、快充技術(shù)等先進動力電池技術(shù)的研發(fā)突破。

2023年1月，美國能源部宣布向多個大學(xué)、企業(yè)資助4200萬美元，其中包括多個固態(tài)電池項目的研發(fā)。

2023年4月13日，美國能源部能效和可再生能源辦公室(EERE)發(fā)布了一項資金約為1600萬美元的資助實驗室呼吁(De-LC-0000027:國家實驗室征求加強國內(nèi)固態(tài)和液流電池制造能力的建議)，召喚主題1為發(fā)展創(chuàng)新的固態(tài)電池制造能力。

企業(yè)布局

今年年初，寶馬集團在公司公告中表示，將與美國初創(chuàng)公司Solid Power啟動下一階段全固態(tài)電池的聯(lián)合研發(fā)，并在其自己的電池制造中心(CMCC)采用Solid Power的全固態(tài)電池中試生產(chǎn)線，進而朝著長遠目標(biāo)——全固態(tài)電池的量產(chǎn)邁進。

另一家初創(chuàng)公司QuantumScape獲得了大眾集團累計3億美元投資，并在2022年向大眾交付了第一批A樣原型固態(tài)電池供測試。

美國的固態(tài)電池研發(fā)由初創(chuàng)型科技公司主導(dǎo)，如QuantumScape、Solid Power、Solid Energy Systems等，這些初創(chuàng)公司已得到了寶馬、大眾、現(xiàn)代等汽車巨頭和多家風(fēng)投基金的投資。

技術(shù)進展

今年5月，美國杜克大學(xué)的研究團隊及其合作者發(fā)現(xiàn)了硫銀鍺礦(argyrodites)化合物的原子機制，使其成為固態(tài)電池電解質(zhì)和熱電能量轉(zhuǎn)換器的有吸引力選項。

今年6月，美國橡樹嶺國家實驗室宣布開發(fā)出一種加工工藝，可改善固態(tài)電池電解質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，大幅提升其性能，有助于研制出實用化的固態(tài)電池。相關(guān)研究成果發(fā)表于美國化學(xué)學(xué)會《能源通訊》。

總結(jié)

固態(tài)電池市場空間巨大，國海證券研報預(yù)計，2021-2030年全球固態(tài)電池出貨量將高速增長，至2030年或?qū)⑼黄?50GWh，市場空間有望達到1500億元以上。

在固態(tài)電池領(lǐng)域，日本走在了其他國家的前頭，不過，韓國、歐洲、美國，包括中國，正在全力追趕。值得注意的是，各個地區(qū)選擇的固態(tài)電池技術(shù)路線不同：日韓聚焦硫化物路線，歐洲聚焦聚合物路線，中國聚焦氧化物路線，美國技術(shù)路線則更加多元化。

雖然全球企業(yè)都在加快推進固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化，但是，固態(tài)電池真正量產(chǎn)仍有一段很長的路要走，需要攻克材料、技術(shù)等方面的難題。有專家認(rèn)為，固態(tài)電池商業(yè)化的窗口期應(yīng)該是2025-2030年期間，2025年可能是小批量的，2030年可能會有更大規(guī)模的發(fā)展。