首页
新能源研究咨询
新能源产品贸易
关于我们
合作伙伴
加入我们
联系我们
带“*”为必填项
注册即代表我已阅读并同意《服务使用条款》《免责声明》
其他方式登录

我没有青蓝景森账户,注册新账户
注册即代表我已阅读并同意《服务使用条款》《免责声明》
忘记密码了吗?

请在下面输入您注册时的手机号,以便接收验证码

找回密码?

 

  • 输入关键词检索相关内容
市场资讯

提供新能源车、电动航空、电动船舶、锂离子电池、固态电池、钠电池、电池材料、储能、氢能、电驱、换电、智能驾驶等新能源市场领域的最新市场动态资讯。

青·蓝·景·森·新·能·源·服·务

The cleantX-Energy Services

当前位置:首页 > 业务总览 > 市场资讯 > 固态电池 | 宁德时代20Ah全固态电池开始样品验证

固态电池 | 宁德时代20Ah全固态电池开始样品验证

发布日期:2024-11-11
字号:A+A-
关键词标签: 固态电池 亚太 宁德时代
近日,据国内多家媒体报道,继今年4月建成 10Ah 全固态电池性能验证平台后,宁德时代近期已开始了 20Ah 全固态电池样品的验证。

宁德时代今年加大了对全固态电池的研发投入。据悉,今年一季度,宁德时代引进了几十个固态电池初创公司和中科院背景的技术骨干,目前已将全固态电池研发团队扩充至超 1000 人。

如果宁德时代能在20Ah样品上解决安全和性能难题,将进入全固态电池的生产技术和制造工程的探索阶段。


宁德时代目前主攻硫化物路线。今年4月,宁德时代首席科学家吴凯曾透露,宁德时代在固态电池的正负极材料、工艺和制造设备等技术上都有所进展,有机会在2027年小批量生产固态电池。不过,全固态电池仍处于早期阶段。宁德时代表示,如果用1-9数字表示全固态电池的成熟度等级,宁德时代的固态电池目前的成熟度在4等级的水平,目标是到2027年达到7-8等级的水平,并有望实现全固态电池的小批量生产。

政府也在加大固态电池的研发投入。今年5月29日《中国日报》报道,中国或将投入约60亿元用于全固态电池研发,包括宁德时代、比亚迪、一汽、上汽、卫蓝新能源和吉利共六家企业可能获得政府基础研发的支持。政府的目标是 2027 年实现全固态电池的小规模量产。

目前固态电池主要有硫化物、氧化物、聚合物、卤化物等几种技术路线,但都存在技术缺点,比如硫化物电解质易产生有毒气体,聚合物电解质需要高温环境,氧化物电解质导电率低等等。

宁德时代储能事业部CTO许金梅近期在一个行业会议上表示,硫化物固态电解质主要有四大核心技术难点。

其一,固固界面带来的挑战。这包括正负极和隔膜之间的接触,活性材料之间的接触以及膨胀收缩带来的接触问题。硫化物电解质与电极之间形成的固固界面电阻更高,可能会阻碍锂离子的传导,固态电解质薄也容易产生裂纹和缺陷,导致阻抗增加和容量衰减。

其二,枝晶和极化问题。固态介质和固固界面导致材料的兼容性差,尤其对于金属锂的稳定性不足,固态电池在充电过程中容易出现不均匀沉积的现象,进而导致枝晶产生,破坏固态电池内部结构;在放电过程中,由于锂扩散缓慢,则容易出现空穴和极化现象,进而影响电池性能和使用寿命。

其三,固态电解质的空气稳定性和成本问题。硫化物固态电解质与空气中的水分子接触后容易发生化学反映,从而造成电解质损失,电池性能下降;在成本方面,目前硫化物固态电解质成本超过4万元/吨,远高于当前主流市场所采用的电解液成本。

其四,核心工艺匹配和设备的问题。当前,固态电池面临湿法工艺存在电性能衰减问题,干法工艺则存在膜片分散性、均匀性的问题,总体上固态电池制造工艺并不成熟;由于合成工艺复杂,对设备和环境的要求极高,如高温还原法需要在高温下进行,不仅对设备要求高,且容易产生有害气体;同时,电芯高效致密化成型上同样面临挑战,固态电池电芯内部存在孔隙缺陷,致密度低,极片边缘受压导致搭载短路。

不过,根据吴凯的表态,宁德时代已在 10Ah 的样品阶段找到了解决这些难题的思路。


比如,针对正负极和电解质的固固界面问题,宁德时代通过单晶正极多层级全包覆技术,提升了界面结构稳定性,这种包覆使得电解质在-40℃的露点环境下仍能保持稳定。正负极和固态电解质的接触界面依靠自研的梯度设计的多功能复合粘结剂构筑高效稳定的极片导电网络,加快离子的流动性,提升导电率。此外,为了让固态电解质与固体正负极接触更紧密,宁德时代目前的研发设备能给电池均匀施加 500Mpa的压力,这是马里亚纳海沟最深处压力的 5 倍,能够将正负极材料更紧密地挤压到一起。在解决锂枝晶问题方面,通过锂金属负极相变自填充技术,采用可以灵活改变体积性状的材料自动填充可能滋长锂枝晶的缝隙,同时用合金金属改变正负极表面的亲锂性,从而让锂均匀沉淀在表面,增强电解质结构,抑制锂枝晶的生长。在制备环境方面,宁德时代已将硫化物电解质的制备环境从行业普遍的-60℃ 露点提升至-40℃ 露点的环境。通过可逆双亲性分子疏水层设计以提高空气稳定性,同时开发了新型材料合成路线和低锂含量材料以降低成本。除了对材料的改进,宁德时代也在干法电极、等静压一体成型等制造技术上取得了一定的突破。 


据公开资料显示,目前宁德时代的固态电池正极克容量能够达到 230mAh/g ,循环寿命已提升至 6000 次。不过,据业内人士了解,宁德时代目前还无法稳定正极的容量,正极的容量反复下跌又反弹,这会让电池在使用时电量持续波动。如果不计成本,宁德时代有望在 2027 年内达成 0.5 GWh 左右的量产规模,可搭载数千辆电动车。

除了宁德时代,近期多家业内公司也公布了最新的固态电池进度:

11月5日,华为公司申请的一项硫化物固态电池发明专利在国家知识产权局公布,该项专利名为《掺杂硫化物材料及其制备方法、锂离子电池》,显示其公开的掺杂硫化物材料可用作硫化物固态电解质应用在锂离子电池中,使得锂离子电池具有较长的使用寿命。

11月7日,太蓝新能源与长安汽车联合发布了无隔膜半固态锂电池技术,通过减少传统隔膜材料和部分电解液,将原材料成本降低了10%,提高了生产效率,并提升了电池的安全性。

11 月8日,广汽集团在互动平台表示,公司已初步打通全固态电池全流程制造工艺,预计于2026年装车。

10月23日,欧洲汽车制造商 Stellantis 与美国固态电池公司 Factorial Inc. 共同宣布将于2026年推出搭载 Factorial 的 FEST® 固态电池全新 Dodge Charger Daytona 电动车型。

10月23日,大众汽车集团投资的 QuantumScape 发布消息称,已开始小批量生产其首批容量为 5 Ah 的 B 样品无阳极固态锂金属电池QSE-5 B,用于汽车行业的客户进行测试。


而早在9月,欣旺达(300207.SZ)已经完成第一代半固态电池开发。国轩高科(002074.HK)宣称其研发的车规级全固态电池“金石电池”计划2027年小批量上车实验,2030年量产。此外,包括奇瑞、上汽、丰田、日产、比亚迪宝马、亿纬锂能、中创新航、卫蓝新能源、三星、鹏辉能源等车企和动力电池制造商均在在固态电池方面有所进展和规划。