隨著下遊應用領域的不斷拓展和需求的不斷增加，對鋰電池行業提出了越來越高的要求，鋰電池技術也不斷完善，向著更高的比能量和安全性邁進。從鋰電池技術的發展路徑來看，液態鋰電池所能達到的能量密度已經逐漸接近極限。固態鋰電池具有高安全性、高能量密度、高循環壽命、寬溫工作環境等優點，將是後鋰電池時代發展的必由之路。我國實現“3060”雙碳目標的政策要求，以及新能源汽車動力系統和儲能系統兩大應用領域安全固態電池的消費，正在形成巨大的市場需求。
從國家動力電池政策來看，2019年2月，我國發布了《新能源汽車產業發展規劃(2021-2035)》(征求意見稿)，提出了加強固態電池發展和產業化的要求，首次將固態電池上升到國家層面。2020年6月2日，165438+國務院辦公廳正式發布新能源汽車產業發展規劃(2021-2035)。到2025年，新增電動乘用車平均耗電量下降到12 kWh/100 km，新能源汽車銷量達到新車總銷量的20%。固態電池產業化被列為“新能源汽車關鍵技術研究項目”從國家儲能產業政策來看，我國力爭到2030年實現二氧化碳峰值，到2060年實現碳中和的目標(簡稱“3060”目標)已經確定。實現“雙碳”目標是國家的重大決策部署，是壹場廣泛而深刻的經濟社會體制改革。
2021 3月15日，中央財經委員會第九次會議研究了實現二氧化碳排放峰值和碳中和的基本思路和主要措施。會議指出，要“構建以新能源為主體的新電力體系”(簡稱“構建新電力體系”)。在二氧化碳排放峰值和碳中和的戰略目標驅動下，儲能作為支撐新型電力系統的重要技術和基礎裝備，已成為其規模化發展的必然趨勢。2021 4月21日，國家發改委、國家能源局發布《關於加快發展新能源儲能的指導意見(征求意見稿)》(以下簡稱《指導意見》)，引起儲能行業乃至能源行業的廣泛關註。業界對《指導意見》的發布給予了高度肯定，並給予了積極反饋。7月23日，國家發改委、國家能源局在充分征求社會各界意見的基礎上，正式發布了《指導意見》。此後，我國儲能領域出現了三波儲能政策發布。第壹波儲能政策。7月23日，國家發改委、國家能源局聯合發布《國家發改委、國家能源局關於加快發展新能源儲能的指導意見》。《指導意見》首次從國家層面提出了裝機容量目標:預計到2025年，新能源儲能裝機容量達到3000萬千瓦以上，接近目前新能源儲能裝機容量的10倍。這樣的發展前景和市場規模，會給行業帶來很大的信心。
消費者對固態電池的應用需求正在增加。首先，新能源汽車產業的快速發展推高了固態電池的需求。固態電池主要用於新能源汽車等。由於國家政策的推動，新能源汽車行業發展迅速。中國汽車工業協會數據顯示，2011- 2018年間，中國新能源汽車高速發展，銷量爆發式增長。七年時間，銷量增長超過150倍。2019年由於補貼大幅下降，銷量下降。2020年疫情逆勢上漲，達到新高136.73萬輛，較2019年增長13.4%。隨著新能源汽車下遊需求的快速增長，固態電池行業前景廣闊。
二是儲能行業需求上升。全固態電池從根本上解決了安全問題，公認有望突破電化學儲能技術的瓶頸，滿足未來發展的需要。電化學儲能方面，目前鋰電池占電化學儲能的80%。根據CNE的說法？SA數據顯示，2020年電化學儲能累計裝機容量將為3269.2MV，較2065，438+09年增長965，438+0%。結合國家能源發展指導方針，用戶端、並網可再生能源等領域對電化學儲能的需求有望迎來快速增長，固態電池發展前景光明。迫切需要固態電池來構建新的電力系統。目前，國家電網正在大力推進電網業務轉型升級，圍繞“雙碳”目標加快新型電力系統建設，服務新能源發展。新型電力系統是以新能源為主要供給主體，以保障能源和電力安全為基本前提，以滿足經濟社會發展的電力需求為首要目標，以堅強智能電網為樞紐平臺，以源、網、載、儲、多能互動為支撐，具有清潔低碳、安全可控、靈活高效、智能友好、開放互動等基本特征的電力系統。建設以新能源為主體的新電力系統是實現二氧化碳排放峰值和碳中和的最重要措施之壹，儲能必將肩負重任。未來新電力系統的規劃和建設需要建立壹個多層次、集中式和分布式的高滲透率、調頻調峰填谷的儲能系統。建設以新能源為主體的新電力系統，意味著風電和光伏將是未來電力系統的主體。當煤電淪為輔助能源時，就要加大電力生產、輸送、使用全鏈條的投入。從電源側看，為解決新能源安裝帶來的隨機性和波動性問題，需要加快儲能工程建設；從電網方面來說，要保證可靠供電和安全運行，需要大幅度提高電力系統的調峰、調頻和調壓能力，配置相關技術設備；從用戶方面來說，政府鼓勵用戶使其能源儲存多樣化，這需要分散的能源儲存設施和技術。從長遠來看，要推動電力行業高質量發展，實現二氧化碳排放峰值和碳中和的目標。在新能源比例較高的電力系統中，由於集中式風電和光伏的大規模接入，發電側新能源的隨機性和波動性影響較大，發電出力無法按需控制。同時，在電力方面，尤其是大量分布式新能源接入後，電力負荷預測的準確率也明顯下降。這意味著無論是發電側還是用戶側都是完全不可控的，傳統的技術手段和生產模式已經不能滿足高比例新能源電網的運行需求。電力的特點是立即生產和使用，這就要求在任何時候生產和需求之間都要嚴格匹配。像光伏，如果白天發電太多，不能及時儲存並網只能浪費，這也是“棄光”嚴重的原因之壹。解決“棄光”問題，壹個很重要的手段就是儲能。從2019上半年來看，新疆、甘肅、內蒙古棄風率分別為17.0%、10.1%、8.2%。但風電和光伏發電占比仍在個位數區間，預測2030年將升至25%。到時候這個矛盾會更加突出。在各種儲能方式中(抽水、飛輪、壓縮空氣、釩液流、鉛酸電池、磷酸亞鐵鋰等。)，鋰電池的電化學儲能無疑是最靈活方便的，具有快速響應能力。儲能解決了新電力系統對輸配電的即時性，在新能源比例較高的情況下，形成電力系統“生產-輸送-儲存-利用”的閉環。因此，無論是新能源汽車所需的動力電池，還是新能源消費配備的大規模儲能，都需要大量的電池，固態電池的產業化勢在必行。固態電池的高容量、高密度和高安全性使其未來的應用更加廣泛。2065438+2009年2月10日，65438+2009，中國工程院戰略咨詢中心等相關單位發布了《全球工程前沿2019》報告。報告聚焦9個領域，評選出93個年度全球工程研究前沿和94個全球工程發展前沿。其中電池前沿項目占據兩席，固體鋰電池成為“官方公告”。6月5438+2月65438+2020年2月，中國工程院發布《全球工程前沿2020》報告。年度工程研究前沿技術方向93個，工程發展前沿技術方向91個。其中，“基於固態鋰電池和鋰電池容器技術的動力與能量兼備的全天候電化學儲能系統”是化工、冶金、材料工程領域Top10工程化發展前沿之壹，僅2019年全球就公布了199項相關核心專利。工信部發布的《中國制造2025》也指出:“到2025年和2030年，我國動力電池能量密度需要分別達到400 Wh/kg和500 Wh/kg”。從技術潛力來看，磷酸亞鐵鋰體系的理論能量密度約為170Wh/kg，三元鋰電池為300 350Wh/kg。同時存在熱分解溫度低、易燃燒爆炸等安全問題，能量密度提升空間相對較小。理論能量密度700Wh/kg的固態電池相對於傳統的350Wh/kg鋰電池上限，能量密度提升潛力巨大，被公認為世界上最安全的電池，已經承擔了全面提升安全性和能量密度的任務。動力電池技術方面，核心技術研究方向強調電池技術的突破。壹是開展正負極材料、電解質、隔膜、膜電極等關鍵核心技術研究；二是加強高強度、輕量化、高安全性、低成本、長壽命的動力電池和燃料電池系統的短板技術；三是加快固態動力電池技術研發和產業化。從目前的規劃來看，我國固態電池的研發目標主要是能量密度的提高(輕量化)、正極材料體系的除鈷(降低成本)、固體電解質離子電導率的提高和界面阻抗的降低(安全實用)。在儲能電池技術方面，新電力系統的基本要素包括電源、電網、負荷、儲能和戰略儲備，具有綠色低碳、靈活高效、多元互動、市場化程度高等諸多明顯的技術特征。柔性建設是新電力系統六大核心轉型路徑之壹(電網建設、柔性建設、數字化轉型、調度能力升級、電能替代與節能改造、市場機制建設)，而與柔性建設最相關的產業鏈是新能源儲能，主要涉及鋰電池產業鏈。從技術角度來說，新能源發電相比更穩定的燃煤發電，存在瞬時電能儲存的問題。電力需求強的時候不壹定能發電，需求低的時候可以超。然而，我國大部分電網系統都是按照“源隨負荷動”的傳統觀念發展的。建設以新能源為主體的新電力系統，需要適應清潔能源的不穩定性，這就要求電網具備“負荷隨源移動或源負荷互動”的能力，因此，需要采用更智能的輸電和需求管理方式，配合電源的低碳轉型和用戶的電力需求來指導電網建設，最大限度地提高新能源發電的利用效率，實現電力行業的碳減排目標。從安全性的角度來看，與傳統的純電動汽車用鋰離子電池相比，固態電池在功率密度和安全性方面都比鋰離子電池更加豐富多彩。比如固態電池，可以解決安全性、續航、冬冷夏熱、怕火怕水等問題。在能量密度方面，當今較好的動力電池系統只有220Wh/Kg左右，而固體電池在不考慮成本因素的情況下，可以輕松達到450Wh/Kg以上。現在使用NCM811的純電動車可以續航600公裏。所以，這個數字乘以2，大概就是固態電池的續航數據了。也就是說，裝載固態電池技術的純電動汽車，續航至少1200公裏。另外，由於固態電池耐高溫防火，對溫度不敏感；體積小，甚至可以隨意彎曲，所以在相同的空間裏可以放置更多的固態電池。換句話說，1200 km的數據還有很大的向上發展空間。固態電池采用不可燃的固體電解質代替可燃的有機液體電解質，大大提高了電池系統的安全性，同時可以更好地適應高能量的正負極材料，減輕系統重量，從而實現能量密度的同步提高。
InnoBesson:固態電池行業即將崛起的黑馬。近年來，電動車電池爆炸、電動車起火等安全事故頻發。爆炸已經成為當前動力電池系統常見的有害性能。壹旦發生事故，影響會更加嚴重，不僅會造成財產損失和環境破壞，甚至會造成人身傷害或生命危險。可以說，電池本身的安全性已經嚴重影響了人們的購車預期，大規模使用會埋下很多安全隱患。如果不能有效解決，將嚴重制約市場向節能環保方向快速發展。固態電池的技術瓶徑和關鍵問題能否突破？有沒有更安全的電池？鄭州伊諾貝松能源科技有限公司(簡稱“伊諾貝松”)很好地回答了這些問題。據介紹，Innobeson研發的防爆聚合物固態電池(SSB)可廣泛替代鉛酸蓄電池和鋰電池應用於軍用和民用的各個領域，性能先進。在物流、儲能等基礎應用領域，全生命周期成本僅略高於磷酸鐵鋰電池，遠低於鈦酸鋰電池。在野戰電源方面，具有極快的補給響應能力，遠低於柴油發電機組的噪音，與背景幾乎相同的紅外特征。在寒冷高海拔地區，沒有容量大幅度衰減和低壓鼓脹脹氣；無需額外加熱裝置，可正常充放電，降低紅外特性。該產品還符合潛艇對封閉空間內電池的安全要求。與傳統鉛酸蓄電池相比，充電速度快，功率密度提高數十倍，長期使用衰減極其有限。壹次設備後的使用周期大大超過鉛酸蓄電池。目前已裝備中科院自動化所的礦山機器人和華偉重工的特種作業機器人。據悉，InnoBesson是壹家專業從事固態電池研發的高科技企業。公司成立於2016年2月，總部位於鄭州經濟開發區中國航天科技產業園，生產辦公環境16000。是壹家專業從事新型儲能裝置及配套產品研發、生產、銷售和服務的高新技術企業，並根據不同用戶的應用需求提供可行的集成。公司全固態電池產品突破了固態下降低正負極材料內阻的技術瓶頸，解決了循環壽命短的痛點，在正負極配方、生產技術、制造工藝等方面擁有完全自主知識產權。目前，InnoBesson正在全力打造行業內最安全的電池品牌“貝松”——全生命周期固態電池生態系統。旗下公司包括新型儲能技術研發、新型節能電機研發、電池單體生產和包裝基地。Innobeson依托在新能源材料和電化學領域的優勢科研資源，通過材料改性大幅提高恒流比和高倍率充電的實用性，從而增強電池的熱穩定性；通過塗覆工藝、材料濕度控制工藝、石墨烯、碳化矽等改性負極表面塗覆工藝的改進，精確控制微量水分，提高電池材料的致密性，大幅降低負極的催化活性。徹底杜絕了國產軟包電池普遍存在的鼓包脹氣問題，在國內率先實現了實用固態疊層軟包固態電池的量產。
在電池容量和安全性能方面，公司創業團隊六年做了上千次實驗，在多聚合物固態電池技術研發方面擁有多項發明專利，並取得重大突破。30AH、50AH固態芯和48V/60V/72V/220V DC電源已量產，安全性高(不起火、不燃燒、不爆炸，可通過槍試)，循環性能好(80% DOD@0.5C大於6000次)，支持寬溫低溫充放電(-40 ~+80)，能量密度高(170~300wh/kg)，內阻低(小於0.7mΩ經過嚴格的加熱、擊穿、電弧測試，30AH/50AH固態電池可承受195高溫烘烤6小時不熱失控，遠超工業鋰離子安全標準。
公司壹直專註於除鈷和無鈷正極材料的研究以及新型固態電解材料的研發。研制的多聚合物固態電池采用軟包層壓工藝，目前定型和量產的產品在多項技術性能和指標上實現了突破。目前，Innobeson系列固態電池已成功獲得多家機構的聚合物固態電池安全檢測報告。大容量300AH 500AH固體聚合物電池處於試制和定型階段。經過多次應用，公司電池顯示在winter -30仍能釋放92%的電能，比市面上同容量標稱電池延長20%，贏得了用戶的壹致好評。儲能方面，正在聯合相關單位建設1.2MWp+500KWh光儲微網項目，在新疆喀什建設首個兆瓦級固態電池網側儲能電站項目。未來，在國家相關部門的大力支持下，公司將積極參與相關標準的制定，努力成為固態電池行業的領導者，為實現“二氧化碳排放峰值，碳中和”的目標提供助力。固態電池消費市場容量前景固態電池的需求主要來自三個領域:動力電池、消費電池和儲能電池。我國固態電池的出貨量與這三個領域對鋰電池的需求以及固態電池在這三個領域的滲透率密切相關。按照這個計算邏輯，預測了2020-2030年我國固態電池的產量，預測2020-2030年我國固態電池出貨量將高速增長，到2030年將突破250GWh。消費電池市場。隨著科技的進步和智能化浪潮的到來，智能可穿戴設備發展迅速。2019年，中國可穿戴設備出貨量達到9924萬臺，同比增長376.5438+0%。這種增長得益於智能手表、連續血糖監測系統、無線耳機等產品形式以及AR/VR等新技術的幫助。作為可穿戴設備的上遊，固態電池的需求規模也將隨著可穿戴設備的增長而擴大。動力電池市場。隨著固態電池產品的成熟，未來將繼續向下滲透，有望在動力電池領域得到應用。受益於優惠政策，2014年我國新能源汽車市場開始快速發展，隨後2016年和2017年產銷增速放緩。2065 438+024.2萬國產新能源汽車。之前，為了緩解疫情對新能源汽車行業的影響，我國將補貼政策推遲至2021，行業發展正在逐步恢復。儲能電池市場。固態電池被廣泛認為是有望突破電化學儲能技術瓶頸、滿足未來發展需求的新興技術方向之壹。電化學儲能方面，目前鋰電池占電化學儲能的80%。結合國家能源發展指導方針，用戶側和可再生能源並網設施領域對電化學儲能的需求有望迎來快速增長。在國家電網公司發布的“二氧化碳排放峰值、碳中和”行動計劃中，明確加強系統調節能力建設，大力推進抽水蓄能電站和調峰氣電建設，推廣應用大型儲能裝置，提高系統統壹調節節能性。在過去的五年中，國家電網將大力推動電網升級，促進清潔低碳的能源轉型，幫助實現碳中和的目標。
固態電池的產業化發展預示著產能將成為降低固態電池成本的重要砝碼。數據顯示，2025年和2030年全球固態鋰電池需求預計將分別達到44.2GWh和494.9GWh，2030年全球市場空間預計將達到6543.8+0500億元。根據慧能此前的測算，當固態電池產能達到20GWh時，其電芯成本仍是液態鋰電池的1.1倍，而此時電池組成本可達到液態電池的98%。因此，關於成本問題，業界普遍認為，目前固態電池的生產成本大部分是生產工藝成本，未來生產規模的擴大將成為降低電池成本的重要砝碼。鋰電池的生產成本也符合萊特定律:電池產量每增加十倍，其成本就會降低28%。隨著電動汽車爆款的推廣，儲能成本不斷降低，新能源電站+鋰電池的儲能成本也將不斷降低。GTM數據顯示，電化學儲能電站成本從2012年到2017年下降了78%。而且，未來到2030年，儲能成本將降至1，000元/千瓦時，我國大部分地區風光儲結合可實現平價。全球企業努力開發固態電池。目前，在全球汽車工業不可逆轉的趨勢下，固態電池作為下壹代電池的重要選擇，受到了全球的廣泛關註。在汽車行業，豐田、寶馬、本田、日產、現代、大眾等國際主流車企已經開始布局固態電池領域。國內長城、比亞迪、Skycar、蔚來汽車、愛知汽車等眾多動力電池供應商也紛紛亮出了固態電池的落地時間表。在動力電池供應商層面，包括當代安培科技有限公司在內的多家企業正在加緊研發，力爭早日實現固態電池的量產。聚焦固態電池，在全球範圍內，壹場電動汽車電池技術制高點的暗戰已經打響。考慮到鋰電池技術的發展路徑，中國的各項規劃，以及下遊動力電池、儲能電池等領域的需求增長，發展固態電池產業將成為大勢所趨。未來，中國固態電池行業的相關技術將不斷完善，固態電池也將呈現更高的能量密度、更好的安全性和更低的成本，其規模化生產和商業化發展的時間已經不遠。
(轉給《消費者日報》)