《固态电池技术与市场-2018版》
2018-07-02 19:06:01   来源:麦姆斯咨询   评论:0   点击:

据麦姆斯咨询介绍,基于易燃液体电解质的传统锂离子电池技术一直在不断改进。不过,市场期望电池技术能够更快地朝着更高安全性、更高性能和更低成本的方向前进。如固态电池这种使用固态电极和固态电解质的下一代电池技术,或能满足这些目标。

Solid-state Battery - 2018

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固态电池是不是一种更安全、性能更优、可行的电池方案?

推动固态电池发展的因素和应用

麦姆斯咨询介绍,基于易燃液体电解质的传统锂离子电池技术一直在不断改进。不过,市场期望电池技术能够更快地朝着更高安全性、更高性能和更低成本的方向前进。如固态电池这种使用固态电极和固态电解质的下一代电池技术,或能满足这些目标。

固态电池特性 vs. 应用要求

固态电池特性 vs. 应用要求

推动固态电池技术发展的主要驱动因素为:安全性(尤其是对于太空、航天和汽车应用,以及一些消费类应用),附加值的差异化(尤其对于电动汽车EV/混合动力汽车HEV),以及传统锂离子电池技术在确保安全性的同时,进一步提高电池能量密度所面临的难度提高。固态电池的商业化和市场增长,将取决于其与传统锂离子电池相比的附加值差异,而这在本报告分析的每种应用中都不尽相同:EV/HEV、太空、航空航天和消费电子等。

固态电池应用发展路线图

固态电池应用发展路线图

是什么在推动固态电池加速发展?

事实上,固态电池并不是一项新技术,其最早的研究可追溯到上个世纪50年代。固态电池技术作为传感器的微型电源,以微型电池的形式找到了其应用(本报告并未分析这类应用)。遗憾的是,用于微型电池制造的材料和制造方案,很难以成本经济的方式放大到大尺寸体型固态电池的制造。

太空应用电池产品及主要供应商

太空应用电池产品及主要供应商

目前,还没有市售的大尺寸体型固态电池(不包括Bolloré集团的聚合物固态电池,其产品必须加热到60~ 80℃)。过去几年来,陆续有许多厂商已经宣布了原型电池的成熟度情况和预期的商业化时间,但最终上市还是被取消或推迟了。尽管固态电池技术已有数十年的发展,但许多技术挑战仍未得到解决(本报告有详细介绍)。那么,为什么我们会看到市场对固态电池开发和商业化的强烈期待和日益增长?这里面的主要驱动力是什么?

根据Yole分析,这一市场趋势主要源自改变市场格局的电池产业厂商(EV/HEV制造商)的强大应用拉动。成熟的汽车制造商(丰田Toyota、大众Volkswagon、宝马BMW等)和新进厂商(戴森Dyson、菲斯科Fisker等)都计划商业化电池技术相比传统锂离子电池更安全、更轻、更持久的EV/HEV。此外,越来越多的厂商开始涉足固态电池的开发,以及各种新建立的固态电池联盟,是另一个推动该趋势的原因。

众多行业参与者(仅日本Libtec联盟就有23家公司!Libtec全名是Lithium Ion Battery Technology and Evaluation Center,锂电池材料评价研究中心)和来自不同领域的研发人员,正在共同努力,各自贡献一份专有技术经验(know-how)。实际上,从四种主要技术领域分享专有技术,对于固态电池的真正商业化至关重要。此外,不同市场参与者对多个技术主题的大范围覆盖,对于固态电池也非常重要,这可以加快评估不同的技术方法,然后集中各方力量于最有希望成功的技术方案。

四种不同类型的厂商齐心协力共同克服固态电池商业化挑战

四种不同类型的厂商齐心协力共同克服固态电池商业化挑战

固态电池技术发展之路上的各路厂商及其角色

对于固态电池技术的发展,涉及许多技术模块,包括电解质材料筛选、离子电导率增强、电解质/电极界面稳定性、锂金属阳极、隔膜涂层、电芯和电池组制造方法、电池管理系统(BMS)和电池组设计。

固态电池发展之路上的技术和市场挑战

固态电池发展之路上的技术和市场挑战

根据Yole分析,大约有100多家厂商和研发机构涉及固态电池的开发。对于一种新兴技术,或许有些意外,68家产业厂商中仅有14家为初创公司(Ionic Materials、NEI Corporation、QuantumScape等)。这些初创公司主要立足电解质材料筛选和开发。本报告中列出了54家大型厂商,它们内部正在加速固态电池的研发。其中,主要涉及大型汽车制造商:丰田、宝马、大众、雷诺-日产-三菱联盟以及韩国现代。丰田在固态电池开发领域历史悠久,是该领域的领导者,拥有200多位工程人员从事固态电池技术的开发。

EV/HEV制造商的有力参与,对于固态电池技术的商业化非常重要。除了巨大的市场潜在机遇,它们还带来了关于EV/HEV电池要求、电池组组装、测试和认证的相关专有技术。并且,电池组设计及其组件的简化,也将提高固态电池相对传统锂离子电池的成本竞争优势。

其它厂商还包括传统锂离子电池制造商(例如Samsung SDI、LG Chem、A123 Systems等),电池隔膜技术解决方案供应商(旭化成Asahi Kasei),以及材料供应商(Solvay、Umicore等)。根据Yole Développement的市场预测,固态电池的大规模量产将始于2022年,到2025年预计市场占有率将接近锂离子电池的1%。这或许也解释了为什么设备制造商对此显得兴趣不大,随着大型固态电池制造产能的建设完成,这种情况或许会发生改变。

按类型细分的固态电池相关厂商或机构

按类型细分的固态电池相关厂商或机构

本报告涉及的部分公司:A123 Systems, Asahi Kasei, Blue Solutions, BMW, Bolloré, Bosch, BrightVolt, CATL, CEA, China Dynamics, Continental, Delf University of Technology, DongshiKingpower Science and Technology Ltd, Forge Nano, Fraunhofer ISC, GS Yuasa, Hitachi Zosen, Hydro Québec, Idemitsu Kosan, Ilika, IMEC, Ionic Materials, Johnson Battery Technologies, Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), Kalptree, Kuraray, LG Chem, Manz, NEI Corporation, Nissan, Panasonic, Pathion, PSA Peugot Citroën, Quantumscape, Renault, Saft, Samsung SDI, Sakti3, Siemens, Solid Energy, Solid Power, Solvay, Tokyo Institute of Technology, Toray, Toshiba, Toyota, Umicore, University of Bath, University of Münster, University of Oxford, Volkswagen...

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