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电池隔膜行业竞争壁垒系列1——固态电池商用尚远,影响有限

2022-07-29 08:43 作者:舍得低碳频道  | 我要投稿

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接下来的时间,我们将为大家分享电池隔膜行业竞争壁垒系列的相关知识,大纲如下:


一、固态电池商用尚远,影响有限


二、成本经济性凸显


三、涂覆工艺定制化技术壁垒高


四、设备非标化技术门槛高


五、技术工艺难度高良率低


六、重资产属性强


七、认证标准高周期长


八、隔膜降本途径



今天分享第一部分:固态电池商用尚远,影响有限


锂电池是通过 Li+在正极和负极材料之间来回嵌入和脱嵌,实现化学能和电能相 互转化的装置。当锂电池充电时,正极发生氧化反应,电子沿着外电路到达负极,与 此同时 Li+从正极脱嵌,经过电解质并穿过隔膜嵌入负极,负极处于富锂状态。当对电池进行放电时,嵌在负极碳层中的 Li+脱出,又运动回正极。 



隔膜是锂电池中极具技术壁垒的关键内层组件,成本占比约 10%。隔膜主要作 用是分隔正负极,防止其直接接触造成短路,同时 Li+可穿过微孔形成充放电回路,保障电池正常工作。其性能决定了电池的界面结构及内阻,直接影响电池的容量、循环及安全性能。


隔膜的性能指标大致可以分为理化特性、力学性能、热性能三个方面,最大限 度兼顾电池能量密度及安全性造就了隔膜较高的技术门槛。高性能隔膜通常具有合理的孔径大小及分布,可以降低内阻、熨平电流,有效保证电池能量密度和循环性能。安全性方面,抗穿刺强度和拉伸强度的提升可以增强材料的稳定性,加上良好的热稳定性及自发保护机制可以避免发生电池短路等风险事故。


提高电池能量密度是解决新能源汽车里程焦虑的重要手段,但与此同时会产生较多热量,在易燃的电解液环境下存在一定安全隐患。固态电池使用固体电解质替代电解液和隔膜,具备良好的热稳定性和化学稳定性,极大提升了电池安全性能,有利于突破现有锂电池的能量密度瓶颈。


在确保安全性的前提下提升能量密度是锂电池的发展方向,固态电池的发展是 否会对隔膜产业造成颠覆冲击备受市场关注。


固态电池的研发至今已有近半个世纪,大规模商用仍然遥远,中短期对隔膜产 业冲击非常有限。


市场端看,欧美、中日韩都在积极布局固态电池,主流车厂电池厂宣称的量产时间基本在 2030 年前后。即使技术保持领先的日本丰田预计也要到 2030 年前才能推出搭载固态电池的电动车型,这表明全固态电池要实现大规模商业化还面临诸多困难。


主要原因在于: 


1、技术工艺尚不成熟


电池离子电导率、界面相容性、材料稳定性等主要技术问题仍未得到有效解决,且后续还要经过市场多重验证。 


2、制造成本偏高


原材料价格高,复杂技术工艺带来较高的人工制造费用及低良品率,制造成本预计为液态电池的 2-3 倍,期初仅可在军工等对成本敏感度低的领域先行应用。此外,近年来液态电池及上游材料投资规模空前,整个行业需要收回成本实现盈利,这也将迟滞固态电池的应用。


3、产业链协同配合


原材料方面适配更高比容量的正负极材料及固态电解质,需要成熟的配套产业链共同保障市场供应,这对上下游企业的技术、资金、管理都提出了更高要求。 


4、消费惯性及信任


新技术通常面临着成本较高、产品性能不够稳定,由此带来消费者惯性和信任等诸多问题。 


总体看,受限于技术成熟度、制造成本、产业链构建、消费者认知等因素,固 态电池从实验研发到大规模商业应用依旧遥远,最终落地存在不确定性,对隔膜产业的影响极小。


现阶段过渡到半固态电池是相对可行的路线,半固态电池仍需要电解液进行离子传导和隔离膜进行绝缘阻隔,且要求基膜孔径更大、强度更高,涂覆配方也需要相应开发,有利于隔膜价值量的提升。


目前恩捷股份、星源材质等头部企业都纷纷加快相关技术储备应对行业变革。



电池隔膜行业竞争壁垒系列的第一部分的内容就分享到这里,明天和大家分享第二部分的内容:成本经济性凸显



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