化工新材料行业:高盟新材

近年来,我国新能源汽车行业发展迅猛,但另一方面,目前电动汽车的规模化应用仍受制于续驶里程、安全性、成本等多个因素制约,随着补贴的退坡,新能源汽车行业的发展对动力电池的能量密度和安全性提出了越来越高的要求。2016年发布的《节能与新能源汽车技术路线图》提到,2020/2025/2030年纯电动汽车动力电池的比能量目标分别为350/400/500Wh/kg。

    每一次电池性能的显著提升,本质上都是电池材料体系的重大变革,从第一代的镍氢电池和锰酸锂电池,第二代的磷酸铁锂电池,到目前广泛使用的第三代三元电池,电池的能量密度和成本得到了显著改善。因此,为达到2020-2030年的比能量目标,同样需借助于新的电池材料。

    固态电池采用全新固态电解质取代当前有机电解液和隔膜,具有高安全性和高体积能量密度特性,此外,固态电解液与不同新型高比能电极体系(如锂硫体系、金属-空气体系等)具有广泛适配性,使得固态电池能量密度具有巨大的提升空间,有望成为下一代动力电池的终极解决方案。但另一方面,目前固态电解质电导率总体偏低,导致固态电池倍率性能较低、充电速度慢,成本较高,阻碍了其大规模应用。此外,固态电池的制备技术还不够成熟,其产业化还亟待在包括极片、正负极与电解质匹配的材料工艺上取得突破。高能量密度全固态电池的产业化应用,有望通过半固态电池、固态电池和全固态电池3个阶段逐步实现,预计需要5-10年时间。

    目前,在固态锂电池方面技术成熟度较高、技术沉淀较深为法国Bolloré、美国Sakti3和日本丰田,三家公司分别代表聚合物、氧化物和硫化物三大固态电解质开发方向。国内中科院青岛能源所近期开发出6Ah大容量三元固态锂电池,并用于深潜器进行马里亚纳海沟探测。中科院化学研究所成功开发出新型双功能聚合物电解质,可用于室温固态金属锂电池。此外,清华大学南策文院士团队创建的清陶能源发展是国内较早开展全固态锂电池技术研发的团队之一,宁德时代正在加速硫化物全固态锂金属电池的研发,力神电池计划在2023年左右实现固态电池的量产和配套,环宇赛尔新能源、河南锂动电源等企业也纷纷布局固态电池项目。