【編輯視角】動力電池產(chǎn)業(yè)如何實現(xiàn)從“有”到“好”的巨大變革？

動力電池正經(jīng)歷著從“有”到“好”的巨大變革。

近年來，隨著新能源汽車的快速發(fā)展，我國在新能源汽車賽道不斷實現(xiàn)著彎道超越。如今，我國已經(jīng)占據(jù)全球新能源汽車市場的大半壁江山，“中國制造”成為新能源汽車界的金字招牌。但縱觀全產(chǎn)業(yè)鏈，仍有重重壁障在阻礙技術(shù)的進步。而動力電池作為新能源汽車的核心，其產(chǎn)業(yè)也正經(jīng)歷著從“有”到“好”的巨大變革。

為探索產(chǎn)業(yè)新路徑，領(lǐng)航動力電池產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，主題為“綠色新動力·世界新動能”的2023世界動力電池大會于6月8日—11日在四川宜賓舉行。此次大會由四川省人民政府與工業(yè)和信息化部主辦，宜賓市人民政府、四川省經(jīng)濟和信息化廳、四川省發(fā)展改革委、四川省經(jīng)濟合作局、工業(yè)和信息化部裝備工業(yè)發(fā)展中心共同承辦。

本屆大會上，來自動力電池產(chǎn)業(yè)不同領(lǐng)域的專家們?yōu)楫a(chǎn)業(yè)發(fā)展建言獻策，在技術(shù)方面共同提出有兩大亟待突破的重點方向：

第一，技術(shù)創(chuàng)新是重中之重；

第二，新型儲能為產(chǎn)業(yè)發(fā)展保駕護航。

技術(shù)創(chuàng)新是重中之重

在動力電池產(chǎn)業(yè)的上半程中，我們圓滿完成了“有”的目標(biāo)。2022年，我國新能源汽車銷售688.7萬輛，同比增長93.4%，占到全球銷量的61.2%，動力電池產(chǎn)業(yè)裝機量達294.6 GWh，占全球60.4%。但是，我國動力電池產(chǎn)業(yè)仍然有著不少技術(shù)難關(guān)亟待突破。

現(xiàn)階段量產(chǎn)動力電池仍然以液態(tài)電池為主。其中，三元鋰電池難以兼顧能量密度和安全性，磷酸鐵鋰電池的能量密度已經(jīng)接近于瓶頸，難以再次突破。而對于即將實現(xiàn)量產(chǎn)的半固態(tài)電池而言，其實稱其為“半液體電池”更為合適。半固態(tài)路線仍然會使用隔膜與液態(tài)電解液，制備方法大部分沿用傳統(tǒng)鋰離子電池工藝與裝備技術(shù)，性能距離固態(tài)電池仍有相當(dāng)遠的距離，但是成本卻大幅提高。以即將上市的搭載150 kWh半固態(tài)電池的全新蔚來ES6（參數(shù)丨圖片）為例，蔚來董事長李斌曾表示，該電池的成本達到一輛蔚來ET5的價格，即超過30萬元。毫無疑問，此等價格難以得到市場的認(rèn)可和接受。

在此基礎(chǔ)上，要推動動力電池產(chǎn)業(yè)向“好”發(fā)展，必須要在現(xiàn)有的技術(shù)上實現(xiàn)顛覆性的創(chuàng)新。現(xiàn)階段，最熱點的創(chuàng)新方向便是固態(tài)電池技術(shù)路線的突破。那么，為什么產(chǎn)業(yè)內(nèi)對固態(tài)電池有如此高的期望呢？相比液態(tài)電池，固態(tài)電池有哪些優(yōu)勢呢？

第一，固態(tài)電池本質(zhì)上比現(xiàn)有的三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池更安全。由于其使用固體電解質(zhì)，可以防止金屬形成樹突，從而避免電池短路、過熱和故障等問題。此外，固態(tài)電解質(zhì)不易燃，能夠在更高的溫度范圍工作。在提高安全性的同時可以有效提高新能源汽車在極端天氣下的續(xù)航能力。

第二，固態(tài)電池的能量密度更高。固態(tài)電解質(zhì)密度更高、結(jié)構(gòu)更堅固，可以容納更多的帶電離子，從而傳導(dǎo)更大的電流，提高電池的能量密度。

第三，固態(tài)電池結(jié)構(gòu)簡單和生產(chǎn)成本低。固態(tài)電解質(zhì)同時起到電解質(zhì)和隔膜的作用，使得電池結(jié)構(gòu)更簡單，生產(chǎn)成本更低。

第四，固態(tài)電池的理論壽命更長。固態(tài)電池主要使用聚合物、氧化物、硫化物等材料作為固態(tài)電解質(zhì)，這些材料具有更高的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和離子導(dǎo)電率，對電池的壽命是很大的提升。

但是，目前固態(tài)電池在技術(shù)上仍有不少的難點。在“新一代動力電池與前瞻技術(shù)主題論壇”上，中國工程院外籍院士、加拿大皇家科學(xué)院院士、加拿大國家工程院院士孫學(xué)良先生表示，固態(tài)電池目前主要面臨兩大挑戰(zhàn)。一是固態(tài)電解質(zhì)與正極材料間的界面問題，包括應(yīng)力、擴散、反應(yīng)等界面的控制、界面的離子傳輸和它的各種性能等。二是固態(tài)電池電解質(zhì)本身有著非常大的挑戰(zhàn)性。目前采用的聚合物、氧化物和硫化物，要滿足離子傳導(dǎo)、空氣穩(wěn)定性和正負極的匹配性，都是有挑戰(zhàn)的。比如說聚合物的離子電導(dǎo)率相對較低，需要在相對高的溫度操作，氧化物陶瓷的界面控制是需要解決的重點。

中國工程院外籍院士、加拿大皇家科學(xué)院院士、加拿大國家工程院院士孫學(xué)良

此外，盡管我國在液態(tài)電池的技術(shù)上領(lǐng)先全球，但是固態(tài)電池的研發(fā)進度卻并未實現(xiàn)很大幅度的領(lǐng)先，目前，豐田、三星等海外公司在固態(tài)電池的研發(fā)上同樣成績斐然。

因此，要解決固態(tài)電池研發(fā)路徑上的挑戰(zhàn)，同時保持我國動力電池產(chǎn)業(yè)在全球的領(lǐng)先地位，必須要在技術(shù)創(chuàng)新方面加大力度，盡快實現(xiàn)半固態(tài)電池——準(zhǔn)固態(tài)電池——全固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)升級。

新型儲能為產(chǎn)業(yè)發(fā)展保駕護航

目前無論是在動力電池產(chǎn)業(yè)還是在新能源汽車產(chǎn)業(yè)，更多的關(guān)注點都是在電池技術(shù)的突破上，但同時，新型儲能技術(shù)的研發(fā)同樣至關(guān)重要。

截至2022年底，全球已投運了電力儲能項目累計裝機規(guī)模達到237 GWh，其中新型儲能累計裝機規(guī)模達45 GWh。近年來，國家發(fā)改委、國家能源局先后制發(fā)《十四五新型儲能發(fā)展實施方案和強制配儲》等政策，產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)如雨后春筍般涌現(xiàn)，2022年全國新成立儲能企業(yè)超3.8萬家，新增投運的儲能裝機項目規(guī)模突破1 5GWh。

此外，儲能產(chǎn)業(yè)鏈圍繞源網(wǎng)荷儲與動力電池產(chǎn)業(yè)鏈高度重合，預(yù)計“十四五”儲能鋰電池總突破量年負荷增長率將超過50%，到2025年全球儲能出貨量將逼近500 GWh，2030年全球儲能電池市場規(guī)模將達到2萬億元。

那么新型儲能為何如此重要呢？

在“儲能發(fā)展高峰論壇”上，國家能源局總工程師向海平先生表示，儲能技術(shù)的產(chǎn)生使電能根據(jù)需要在時間和空間維度上規(guī)模化轉(zhuǎn)移成為可能，深刻地改變了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)急發(fā)急用的格局，隨著電力需求和電力消費在能源消費中的比重不斷提升，特別是隨著碳達峰、碳中和目標(biāo)的提出，可再生能源占比逐漸提高的新型電力系統(tǒng)將加快構(gòu)建，需要通過發(fā)揮新型儲能的調(diào)峰填谷調(diào)頻等多種調(diào)節(jié)功能，彌補新能源的隨機性、間歇性、波動性等缺陷，維護和促進電力系統(tǒng)平衡穩(wěn)定。新型儲能還可以配合火電等常規(guī)電源，有效提供電力輔助服務(wù)，提升機組性能和電力系統(tǒng)靈活性、穩(wěn)定性。儲能技術(shù)的發(fā)展，將深刻改變未來電力系統(tǒng)的發(fā)展模式和電力格局。

國家能源局總工程師向海平

因此，新型儲能不但對動力電池產(chǎn)業(yè)起到至關(guān)重要的作用，更是全新能源汽車上下游產(chǎn)業(yè)乃至維持我國電力系統(tǒng)平穩(wěn)、健康運行的根基。在動力電池產(chǎn)業(yè)變革的同時，一定離不開新型儲能為其保駕護航。

結(jié)語

正如全球動力電池企業(yè)龍頭——寧德時代的董事長曾毓群先生在大會第一天所講那般，動力電池產(chǎn)業(yè)已經(jīng)從有沒有邁入了好不好的新階段。而在全新的階段中，我國近年來在全球動力電池產(chǎn)業(yè)中積攢的優(yōu)勢蕩然無存，此時需要全產(chǎn)業(yè)上下游緊密融合，共同推動技術(shù)研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)制定、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃等方面的深入發(fā)展，在轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵節(jié)點上，助力我國動力電池產(chǎn)業(yè)繼續(xù)領(lǐng)跑全球。

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