隨著全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和新能源汽車等產(chǎn)業(yè)儲(chǔ)能需求提升，“續(xù)航焦慮”問題不斷推動(dòng)行業(yè)技術(shù)邊界拓展，呼喚電池能量密度升級(jí)。作為新一代動(dòng)力電池的重要技術(shù)路線之一，我國自主研發(fā)鋰金屬電池近日實(shí)現(xiàn)規(guī)?；慨a(chǎn)。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，我國電池行業(yè)正迎來風(fēng)口期，500Wh/kg的高能量密度鋰金屬電池在電動(dòng)航空應(yīng)用領(lǐng)域正在逐步成熟，未來在新能源汽車產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用也值得期待。

儲(chǔ)能需求帶動(dòng)創(chuàng)新

今年上半年，我國新能源汽車市場持續(xù)火爆，完成銷量259萬輛，同比增長117%，累計(jì)滲透率超過22%。

這也帶來了動(dòng)力電池需求量同比高增。截至7月，國內(nèi)動(dòng)力電池年內(nèi)累計(jì)裝車量134.3GWh，同比增長110.6%。與此同時(shí)，電子產(chǎn)品、電動(dòng)工具以及航空等領(lǐng)域的電動(dòng)化發(fā)展，對電池的裝載重量、安全性能、能量密度等都提出了更高的要求。

專家認(rèn)為，能源存儲(chǔ)問題的解決是加快新能源利用的重要前提，未來我國動(dòng)力電池及其相關(guān)行業(yè)的發(fā)展對于促進(jìn)我國實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)具有重要意義，我國電池行業(yè)正迎來風(fēng)口期。

過去幾十年，我國電池體系經(jīng)過多次迭代，目前三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池、鈉離子電池、燃料電池，以及近期實(shí)現(xiàn)規(guī)?；慨a(chǎn)的鋰金屬電池“百家爭鳴”，各條路線在低電池成本、高循環(huán)壽命、充放電效率、高安全、高能量密度等性能方向發(fā)力。工業(yè)和信息化部數(shù)據(jù)顯示，2021年，中國三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池單體能量密度分別平均達(dá)到280Wh/kg、170Wh/kg，相比2012年，動(dòng)力電池單體能量密度提高超過220%。

我國鋰電池材料國內(nèi)供給充足、供應(yīng)鏈完整，鋰電池憑借其優(yōu)異性能仍是全球電池體系的主導(dǎo)。隨著各方資源在鋰電池領(lǐng)域的研發(fā)投入實(shí)現(xiàn)進(jìn)展，鋰金屬電池等新技術(shù)及材料逐步具備產(chǎn)業(yè)化的可能。

清華大學(xué)教授張躍鋼認(rèn)為，鋰是自然界最輕質(zhì)的金屬元素，為提升鋰電池能量密度，負(fù)極技術(shù)路線會(huì)經(jīng)歷從石墨到硅碳，再到金屬鋰的發(fā)展趨勢，鋰金屬電池將是高能量密度電池的“終極目標(biāo)”。

“鋰金屬電池采用純金屬鋰作為負(fù)極，具有超高的理論比容量和極低的電勢，這使鋰金屬電池有望將電動(dòng)汽車的續(xù)航里程提升一倍以上，是當(dāng)前電池行業(yè)創(chuàng)新突破性技術(shù)的重要發(fā)展方向。”張躍鋼說。

自主研發(fā)不斷突破

金屬鋰的活性極強(qiáng)，作為電池負(fù)極在安全性方面技術(shù)挑戰(zhàn)很大，導(dǎo)致全球在鋰金屬電池技術(shù)的研發(fā)長期停留在實(shí)驗(yàn)室階段。

在這方面，安徽盟維新能源科技有限公司在研發(fā)生產(chǎn)領(lǐng)域取得了突破。通過采用功能化電解液有效解決關(guān)鍵安全問題，可批量提供500Wh/kg鋰金屬電池產(chǎn)品。2022年6月，公司批量交付的第三代METARY Exx產(chǎn)品在臨近空間環(huán)境的低氣壓寬溫差工況下的測試數(shù)據(jù)表現(xiàn)優(yōu)異，將被批量應(yīng)用于新一代電動(dòng)航空飛行器。

近日，盟維科技位于合肥經(jīng)開區(qū)的鋰金屬電池自動(dòng)化制造線及z21創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室正式啟用，實(shí)現(xiàn)了鋰金屬電池從實(shí)驗(yàn)室階段(TRL3)到批量商業(yè)化交付階段(TRL6-8)的突破。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，這標(biāo)志著我國自主研發(fā)新一代動(dòng)力電池技術(shù)企業(yè)在規(guī)?；慨a(chǎn)道路上實(shí)現(xiàn)重大進(jìn)展，也說明我國在500Wh/kg高端能量型動(dòng)力電池產(chǎn)品的批量交付方面居于領(lǐng)先位置。

盟維科技聯(lián)合創(chuàng)始人兼CEO周莉莎表示，盟維科技從基礎(chǔ)材料、電芯工藝、制造設(shè)備、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)四大關(guān)鍵環(huán)節(jié)對鋰金屬電池進(jìn)行持續(xù)系統(tǒng)性創(chuàng)新研究，完成了鋰負(fù)極保護(hù)、阻燃電解液、隔膜修飾等一系列關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新突破，有效抑制了負(fù)極鋰枝晶的生長，大幅提高了金屬鋰負(fù)極的穩(wěn)定性。目前，600Wh/kg的新型超高能量密度鋰金屬電池原型樣品在公司創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)已順利完成驗(yàn)證。成本方面，雖然處于產(chǎn)業(yè)化初期的鋰金屬電池與現(xiàn)有大規(guī)模生產(chǎn)的傳統(tǒng)鋰離子電池相比成本略高，但隨著未來技術(shù)進(jìn)步和規(guī)?；瘧?yīng)用推進(jìn)，成本將被逐步攤薄并繼續(xù)下探。

市場主體積極布局

業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為，誰掌握了下一代電池科技，誰就有機(jī)會(huì)在未來的電動(dòng)汽車市場取得先機(jī)。當(dāng)前，全球各大電池企業(yè)、整機(jī)車廠都在積極布局汽車動(dòng)力電池。中國科學(xué)院院士歐陽明高表示，未來中國動(dòng)力電池創(chuàng)新要從電池結(jié)構(gòu)創(chuàng)新逐步發(fā)展到材料體系創(chuàng)新，未來10年，電池體系還將經(jīng)歷多次技術(shù)變革，在2035年前實(shí)現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)能量密度為500Wh/kg的下一代電池。

華控基金相關(guān)負(fù)責(zé)人也表示，鋰金屬電池重量更輕、能量更高、續(xù)航時(shí)間更長，隨著其在航空應(yīng)用中逐步成熟，通航及新能源汽車電池技術(shù)指標(biāo)的要求也會(huì)趨同，預(yù)計(jì)在未來5至10年，鋰金屬電池可以在中短途商用電動(dòng)航空中得到成熟應(yīng)用，在新能源汽車的應(yīng)用領(lǐng)域也非常值得期待。

江蘇動(dòng)力電池顯現(xiàn)產(chǎn)業(yè)集群優(yōu)勢

江蘇動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)位居全國領(lǐng)先位次，吸引了包括寧德時(shí)代、比亞迪、中創(chuàng)新航、蜂巢鋰電等多家全球出貨量“TOP10”企業(yè)進(jìn)駐。記者近日采訪獲悉，江蘇動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)強(qiáng)勁增長態(tài)勢，多家企業(yè)在加強(qiáng)科技創(chuàng)新的同時(shí)，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局，搶抓發(fā)展新機(jī)遇。

動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)強(qiáng)勁增長

今年1月至9月，我國汽車銷量達(dá)1947萬輛，同比增長4.4%。其中，新能源汽車銷量達(dá)456.7萬輛，同比增長110%，市場占有率達(dá)23.5%。作為新能源汽車的“心臟”，占到整車成本40%左右的動(dòng)力電池也迎來發(fā)展機(jī)遇期。

江蘇集聚有鋰電池及關(guān)鍵材料裝備企業(yè)160余家，國內(nèi)動(dòng)力電池市場占比“TOP10”企業(yè)中的8家均在江蘇設(shè)有研發(fā)中心或產(chǎn)業(yè)基地。與此同時(shí)，江蘇在正極材料、負(fù)極材料、隔膜、電解液、功能輔材、制造裝備、測試認(rèn)證等關(guān)鍵領(lǐng)域已積聚了一批國內(nèi)細(xì)分市場“TOP5”企業(yè)，產(chǎn)業(yè)鏈條完整度達(dá)到92%。

江蘇省工信廳相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，盡管今年以來動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)面臨原材料價(jià)格、招工成本上漲等不利因素和疫情帶來的短期沖擊，但新能源汽車和儲(chǔ)能兩大高確定性賽道成為江蘇動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)高速增長的“壓艙石”。

數(shù)據(jù)顯示，今年上半年，江蘇鋰電池產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值近1200億元，同比增長84.6%;電池產(chǎn)銷分別為84.80GWh和79.72GWh，同比增長77.9%和82.0%。

值得一提的是，2022年江蘇220個(gè)省重大項(xiàng)目清單里，有11個(gè)涉及動(dòng)力電池上下游產(chǎn)業(yè)鏈。隨著這些新項(xiàng)目的落地投產(chǎn)，江蘇動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)集群優(yōu)勢將進(jìn)一步顯現(xiàn)。

科技創(chuàng)新成比拼焦點(diǎn)

不久前，清陶(昆山)能源發(fā)展股份有限公司與上汽集團(tuán)合作成立上汽清陶“固態(tài)電池聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”，計(jì)劃研發(fā)千公里以上長續(xù)航固態(tài)動(dòng)力電池并應(yīng)用在上汽自主品牌新款車型上。

“目前，我們在固態(tài)電池技術(shù)研發(fā)上已取得多項(xiàng)突破，正在加快產(chǎn)線建設(shè)為后續(xù)上量做準(zhǔn)備。”清陶能源總經(jīng)理何泓材說。

一段時(shí)間以來，磷酸鐵鋰與三元鋰是動(dòng)力電池兩大主力發(fā)展線路，但受鎳、鈷等原材料價(jià)格高企，市場對動(dòng)力電池兼顧安全性、比能量和成本的需求越來越高等因素影響，探索新技術(shù)路線成為不少企業(yè)的共同選擇。

蜂巢鋰電近日發(fā)布，公司全固態(tài)電池實(shí)驗(yàn)室在國內(nèi)率先完成20Ah級(jí)硫系全固態(tài)原型電芯的研發(fā)，其采用的硫化物技術(shù)路線已具備固態(tài)電解質(zhì)材料的公斤級(jí)自主合成、固態(tài)電解質(zhì)膜連續(xù)化制備、全固態(tài)軟包電芯組裝，以及新設(shè)備開發(fā)等自主研發(fā)能力。

上半年國內(nèi)動(dòng)力電池裝車量第三位的中創(chuàng)新航，推出One-Stop電池技術(shù)與產(chǎn)品，通過超薄殼壁，多維殼體成型，多功能復(fù)合封裝、原位無塵裝配集成等技術(shù)，使電池結(jié)構(gòu)重量降低40%，零部件數(shù)量減少25%，生產(chǎn)效率提升100%。

多位受訪企業(yè)家告訴記者，隨著國內(nèi)動(dòng)力電池“T瓦級(jí)”時(shí)代的到來，相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新成為企業(yè)比拼的重點(diǎn);但也有不少企業(yè)家認(rèn)為，動(dòng)力電池技術(shù)的迭代或許并非想象中那么快，新老技術(shù)路線并行將是長期態(tài)勢。

“動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)前景向好、發(fā)展空間巨大，催生市場中多條新技術(shù)路線齊頭并進(jìn)、做大蛋糕，但再好的技術(shù)也必須經(jīng)受住市場檢驗(yàn)。”中創(chuàng)新航副總裁王小強(qiáng)表示，目前國內(nèi)動(dòng)力電池項(xiàng)目大量上馬，看似產(chǎn)能總量很大，但適銷對路的產(chǎn)品依舊供不應(yīng)求。

多家企業(yè)選擇加速擴(kuò)張

記者采訪發(fā)現(xiàn)，多家江蘇動(dòng)力電池企業(yè)已紛紛加快了擴(kuò)張的步伐。

“西部地區(qū)擁有豐富的自然資源、人力資源和政策資源，從發(fā)展鋰電行業(yè)來看是非常值得關(guān)注和挖掘的。”蜂巢能源相關(guān)負(fù)責(zé)人說。據(jù)介紹，去年至今，該公司已先后在四川遂寧、成都、達(dá)州和江西上饒等地簽約建設(shè)發(fā)展基地，覆蓋動(dòng)力電池的生產(chǎn)、研發(fā)、“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”一體化生態(tài)產(chǎn)業(yè)園等。

此外，一批產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)也加大擴(kuò)張力度。龍?bào)纯萍荚谒拇ㄋ鞂幗ㄔO(shè)儲(chǔ)能正極材料規(guī)模化生產(chǎn)項(xiàng)目，中材科技在內(nèi)蒙古設(shè)立鋰膜制造基地。

記者了解到，動(dòng)力電池生產(chǎn)涉及一次烘干、兩次化成等程序，最后出廠還要帶30%電量，整個(gè)流程下來能耗較高，這也成為一些企業(yè)加速擴(kuò)張的重要原因。

“西部地區(qū)綠能豐富，一旦形成產(chǎn)業(yè)集群有助于企業(yè)降本增效。”王小強(qiáng)說。據(jù)悉，中創(chuàng)新航投資“百億級(jí)”在成都打造的項(xiàng)目進(jìn)展順利。

江蘇省動(dòng)力及儲(chǔ)能電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟秘書長楊凱表示，動(dòng)力電池企業(yè)加速擴(kuò)張將是一個(gè)趨勢。對于江蘇來說，應(yīng)該將更多的創(chuàng)新資源優(yōu)先投入到科技創(chuàng)新上，在優(yōu)質(zhì)企業(yè)形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模后，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈向價(jià)值鏈中高端提升。