来源:雪球App,作者: 不明真相的群友,(https://xueqiu.com/2416893682/312751869)
Q:最近头部电子厂开始将资源投入固态电池领域,您对此有何看法?
A:从研发角度看,硫化物和聚合物是固态电池的两条主要技术路线。硫化物在接触现象上可能率先取得突破,而聚合物受限于离子导电率,在全固态电池方面还面临挑战。华为等企业申请了硫化物电解质相关的专利,但这并不意味着硫化物在行业中有特别重要的进展。
Q:国内在硫化物路线方面的进展如何?
A:国内企业在硫化物领域也有较大进展,例如我们所在单位集团就有公司在生产硫化锂,且出货量在国内乃至国际上都处于较大规模。国内有几家公司在推进硫化物的研发和生产,并且随着大化工企业进入,未来成本和技术壁垒可能会降低。
Q:目前固态电池的发展情况如何?
A:自2024年以来,固态电池技术体系进步显著,尤其是材料端,国内多个大型材料厂已能研发出性能优异、符合国家项目指标的硫化物证据材料,同时电解质材料的价格大幅下降,性能大幅提升,硅碳负极等材料也在加速研发进程,多家企业已能制造出原型电池。
Q:硫化物路线是否是主流技术路线,其兑现难度有多大?
A:硫化物路线被认为是主流技术路线,至少占据70%以上市场份额。虽然硫化物也有许多难点,尤其是压力平衡问题,但预计未来几年内技术路线会趋于一致,实现大规模生产仍存在不确定性,尤其是在消费电子产品和动力电池领域。
Q:对于硫化物制备过程中对压力和空气、水分敏感的问题,如何从电池角度解决?
A:硫化物体系的压力问题主要源于负极体积膨胀导致界面剥离,目前整个行业都在尝试各种技术方案,如缓冲设计、复合负极、无锂负极等,但尚未找到完全解决该问题的方法。至于空气和水分敏感性,电池包内已有多种传感器监测环境条件,若有硫化氢释放,电池包会有检测并报警,以确保安全。
Q:如果电池包损坏,会对周围环境造成什么影响?
A:电池包损坏后确实会给周围环境带来较大影响,但目前的传感器和技术应该能够防止人员直接中毒。不过,水和空气对电池包也较为敏感,在工程上实现防护并控制成本是可能的。
Q:液态与固态电池在生产过程中的能耗差异有多大?
A:液态电池生产时大约需要30-40度电,而固态电池可能需要-50到-60度电,能耗增加几倍。此外,固态电池可能采用局部惰性气氛保护,但目前这项技术还未达到商业化程度,无法评测其能耗和成本优势。
Q:硅碳负极在固态电池技术路线中的前景如何?
A:硅碳负极在固态电池技术路线上相对比较确定,但也不能完全排除液态锂金属的应用可能性。尽管液态锂金属尚未解决的问题在固态中同样存在,如加工、安全等问题,但锂金属因其能量密度高而备受关注。
Q:现阶段价格方面,硫化锂从每公斤10万降至1万,明年会更低吗?
A:明年硫化锂的价格预计会继续下降,至少能再降低一半或一半以下,因为随着产量大幅增加,市场需求量将大幅度增长,目前已有企业产能从几百吨提升到几千吨级别。
Q:硫化锂的主要原材料来源及技术路线有哪些?
A:硫化锂可通过锂金属与硫反应或硫酸锂与特定物质反应得到,其中用锂金属和硫反应的质量纯度较高,但成本也相对较高。而用硫酸锂和碳还原的方法成本较低,但纯度控制相对困难。
Q:固态电池中正极材料与液态电池有何不同要求?
A:固态电池对正极材料有更高要求,通常采用高镍含量的三元材料以实现更高容量和能量密度,并且需要对正极材料进行包覆处理,以解决与硫化物之间的副反应问题。同时,固态电池正负极的导电剂和连接剂种类可能与液态电池有所不同,目前多采用单晶材料,而液态电池则混用多晶和单晶材料。
Q:在固态电池中,正极的连接性和液态电池有何不同?
A:在固态电池中,正极连接性与液态电池有所不同,主要体现在使用的溶剂上。液态电池中通常使用PVDF作为正极材料,并配合AMP等溶剂,而固态电池则需选用非急性、低急性溶剂,如脂类、醇类、酮类或含硅类等。同时,对于粘结剂的选择,虽然正负极通用性较强,但目前常用的橡胶类粘结剂如SDR、NBR等,在固态电池中也需根据新溶剂特性重新匹配。
Q:目前正极粘结剂的供应商是哪些?
A:正极粘结剂目前多采用化工原材料生产,如SDR、NBR等,在液态电池中也有所应用,但在固态电池领域,可能更多依赖于能够适应其独特环境的供应商。不过,具体哪些供应商能够提供符合固态电池要求的粘结剂并不明确,需要进一步研发和筛选。
Q:电解质粘结剂的选择有何注意事项?
A:电解质粘结剂的选择关键在于其与电解质之间不能发生反应,必须先选定不会导致电解质失效或产生副作用的溶剂,再基于此溶剂去适配合适的粘结剂。目前行业尚未定型统一的溶剂标准,各家都在研发阶段,主要还是依据对电解质的兼容性和稳定性来选择粘结剂。
Q:正极的用量大概是多少?
A:正极的用量在保持相同电量的情况下,随着电池容量的提升(例如从1G瓦时提升至1.1或1.2G瓦时),正极的用量可能会有所减少,但总体而言,正常电量下正极用量与液态电池相当,大约在1900到2000吨上下。
Q:负极的用量大概是多少?
A:负极的用量变化较大,取决于所选用的材料类型,如石墨、硅碳等。如果使用石墨作为负极材料,其用量大约是正极的一半;若使用硅碳材料,负极用量可能是正极用量的15分之1或更少,具体比例取决于负极材料的容量大小。
Q:硅碳材料目前的价格情况如何?
A:硅碳材料作为正极替代品,价格相对较高,尤其是沉积硅(CVD法)和硅碳,由于制备工艺特殊且原材料成本较高,导致其价格较现有正极材料昂贵很多。而且,这类新材料产能尚未大规模提升,市场占有率受限,价格难以准确估算。
Q:固态电池中使用的硫化锂价格应该合理定位在什么水平?
A:根据目前产业链状况及材料成本分析,硫化锂的价格理论上应该接近甚至略高于碳酸锂价格,因为虽然硫化锂中锂含量较少,但整个电解质体系中锂的成本占据主导地位。不过,实际价格还需考虑加工费等因素,并且考虑到整个产业链尚未成熟,最终价格可能会有所波动。
Q:目前来看,哪种电池最有希望实现商业化?固态电池成型过程中需要什么特殊工艺?
A:我认为软包电池是最有希望的。如果未来能够将固态电池的压力降至与液态电池相当的程度,那么软包电池也有可能投入使用。在固态电池最后成型时,需要大约500兆帕至600兆帕的巨大压力,就像压缩饼干一样,将正极、负极和电解质等材料压在一起。
Q:铝塑膜在固态电池中的使用是否会有所变化?
A:是的,铝塑膜在固态电池中的用量可能会受到能量密度的影响。能量密度越高,可能使用的铝塑膜会更少,因为这些材料对空气敏感,在储存过程中可能会增加用量。
Q:干电极的概念是什么?干法电极的优势以及其在固态电池中的应用情况如何?
A:干电极是一种在制备电极过程中不需要容器的工艺,最初由特斯拉通过收购麦克威尔公司获得相关专利,并在4680电池中开始应用。干法电极通过高速搅拌将PTFE粘接剂与石墨和导电剂混合制成丝状结构,然后通过滚压制成电极,这样可以降低成本。干法电极的优势在于省去了传统湿法电极所需的溶剂和容器,避免了能耗高、占地面积大以及AMP回收等问题,从而降低成本。在固态电池领域,干法电极同样有其优势,无需溶剂,不会使用有害物质,有利于环保和安全生产。目前,不仅特斯拉在推干法电极技术,国内外其他公司在固态电池研发中也在布局这一技术路线。
Q:干法电极的核心设备有哪些?
A:干法电极的核心设备主要包括纤维化设备(将粘结剂制成丝状)和叠片机(将正负极材料和已转移印花的隔膜精确叠合)。目前,国内和国际上有多个厂商可以提供这些关键材料和部分核心设备。
Q:在固态电池制造中,涂布机有哪些需要改进的地方?
A:涂布机在固态电池制造中需进行腐蚀防护改善和安全风险改进,因为使用的溶剂如硫化氢和烷烃类物质具有爆炸风险。此外,固态电池对涂布精度要求更高,不同于液态电池,电线振膜需要达到20微米至30微米的厚度,这对涂布机的精度提出了挑战。
Q:电解质涂布环节目前面临哪些挑战和现状?
A:目前主流技术路线仍然采用徒步工艺,而电解质涂布环节由于需要新增涂布设备,且目前市场上没有现成的适用于固态电池的涂布设备,大部分厂家不愿意购买,可能自行研发或改造现有设备。设备改造主要包括冷却系统和回收系统,因为固态电解质与液态电解质的成分不同,其固点和冷凝点也不同,因此回收方式和回收物性质都会改变。
Q:固态电池中电解质膜是如何成型的?
A:电解质膜的成型工艺与正极类似,都需要经过混料、添加粘接剂和溶剂,然后再进行涂布和转印过程。电解质膜是涂布到一个载体上,之后再转运到负极上,整个过程与正极工艺相似但成分相对简单。
Q:在湿法工艺下,正极和负极涂布精度是否需要提高?
A:在固态电池中,涂布精度确实需要提高,因为固态电池对电极厚度控制更为严格,要求中间厚两边薄,以避免在电池成型时受力不均导致电池性能问题。
Q:叠片过程中,固态电池有哪些特殊要求?
A:叠片过程中,固态电池需特别注意边缘无隔膜部分的错位问题,防止短路。另外,由于固态电池内部没有电解液和隔膜,对机械手夹取和叠片精度要求极高,负极比正极稍大一些,可能导致在叠片后边缘受力不均,需要采取特殊处理措施。
Q:对于未来几年固态电池的研发进度及装车目标能否实现?
A:虽然装车技术上可行,但装车数量达到1000辆车的目标可能难以实现,成本较高且存在一定风险。如果仅作为示范项目,装50辆左右可能是可接受的范围,实现装车的时间可能会提前,关键在于整个行业是否能共同推进技术研发与应用。
Q:目前原型固态电池在哪些性能方面表现较短板?
A:目前原型固态电池在循环性能、倍率性能以及能量密度等方面表现一般,相比液态电池还有较大差距,但在高温性能上具有一定优势。优化方向包括材料体系改进和工艺优化,尤其是在正负极材料和电解质材料上,以及加工过程自动化程度提升和生产环境惰性化处理等方面。$有研新材(SH600206)$ $粤桂股份(SZ000833)$ $东方锆业(SZ002167)$