东风汽车集团有限公司研发总院副院长史建鹏认为,全固态电池目前存在四大挑战:一是高性能的正极材料,目前各个主机厂是在三元锂电池正极材料体系上做增量或补充,真正固态电池的正极材料比这个要更复杂;二是复合电解质膜,这是非常复杂的技术难题;三是负极材料,至少现在有硅负极、金属锂负极等,对整个固态电池的发展提出了更高要求;四是固态电池的工艺问题。
2030年有望实现产业化突破
技术瓶颈突破之后,距离全固态电池量产仍需要很长时间。业界呼吁,要冷静地、科学地对待全固态电池的量产时间,否则将给整车企业、电池企业带来很大压力。“全固态电池在一些领域还没有真正实现产业化,变成商品化的产品,比如拓展应用到车上面,到2027~2030年之间可能会达到一定程度小规模的、小批量的产业化。”弗迪电池首席技术官孙华军指出。
中国要不要发展全固态电池?“中国是目前电池的领先国家,好像也不用担心,就算是全固态电池搞出来,就算是2030年产业化,要想替代液态锂离子电池50%市场份额至少需要20~30年。”欧阳明高指出,电动车现在也就只替代了30%,全球就惊呼中国车要领先了,当年中国新能源汽车市场占有率达到1%的时候,2016年全球开始向电动汽车转向。他认为,对于汽车技术而言1%是很重要的市场份额,占市场份额不需要替代到50%,替代1%就已经具有突破性意义。
“电池行业的下一个10年,我认为是材料换代,发展方向就是低碳化、智能化、固态化三个方向。”欧阳明高预测,新一轮材料创新周期在2030年左右,也就是全固态电池有可能2030年左右实现产业化,而且突破的可能性极大。人工智能正在改变材料研发范式,将大幅加速全固态电池研发速度,助力全固态电池2030年实现产业化突破。
“从全球固态电池产业布局来看,中国的企业最多,日本和韩国企业虽然不多,但实力很强。美国主要是一些创业企业,欧洲主要是和美国的创业企业合作。”欧阳明高说,日本是举国家之力推动全固态电池商业化,丰田、本田、日产目前在全球既做全固态电池研发又搞整车生产,在电池与整车性能匹配结合方面比较有优势。在全固态路线方面,丰田和美国QS公司处于全球领先地位。欧阳明高称,目前全球走全固态电池产业路线的实力企业,基本上产业化时间都是在2027~2030年,是有一定共识的。
“目前,整车企业对全固态电池的需求十分迫切。”一汽研究院院长王德平认为,电动车目前的三个痛点还没有从根本上解决:安全、续驶里程、充电便利性,全固态电池恰恰在安全性上是能根本上解决的技术方案,而且能量密度还比较高,单次充电的续驶里程很长,充电次数也大大减少。