誰將贏得EV固態電池的競爭？

誰將贏得EV固態電池的競爭？

隨著鋰離子電池技術充分發揮其潛力，使用固體電極和固體電解質的固態電池可能成為替代品。

為電動汽車尋找具有成本效益和效率的固態電池可能相當于在希臘神話中找到金羊毛。據傳說，任何擁有金羊毛的人都會被認為是真正的統治者。根據現有技術，任何能夠開發出具有成本效益且高效的固態電池的人都將統治EV世界。

開發一種實用的固態電池引起了汽車公司的極大興趣（該圖顯示了奧迪e-tron潛在的固態電池實施）。例如，大眾汽車Z近增加了其在固態電池開發商QuantumScape的股份。

大眾汽車公司的Axel Heinrich博士指出，“我們希望加速QuantumScape固態電池的商業化。我們將力量結合起來，充分利用大眾汽車作為生產專家和昆騰技術領導者的經驗。因此，大眾汽車未來將朝著為客戶提供可持續的零排放機動性邁出新的一步?！按蟊娖噷γ绹?/span>QuantumScape的投資將成為其Z大的汽車股東

自2012年以來，大眾汽車集團研究部門已經與斯坦福大學分拆的QuantumScape密切合作。 QuantumScape成立于2010年，總部位于加利福尼亞州圣何塞，擁有約200項固態電池技術專利和專利申請。其專業知識使該公司成為這種儲能形式的先驅。

QuantumScape和大眾汽車將在新成立的合資企業內合作，目標是實現工業級固態電池的生產。其中一個長期目標是到2025年建立固態電池生產線。

神秘電池

遺憾的是，還沒有描述用于EV用途的固態電池的特性，因為沒有人生產出適合電動車輛的尺寸和成本的電池。

“這正是問題所在，”YoleDéveloppement（Yole）電力與無線部門電力電子與電池高級分析師Milan Rosina博士說。 “我們可以在材料和制造水平上描述不同的方法，但我們需要更多的數據來自整個電池組的測試以及電池組的設計和組件（包括熱管理，BMS等）。

“然而，不同技術磚的開發不能完全并行完成。這意味著，我們首先必須開發電池堆（固定電解質和電極材料的選擇）和制造方法，然后我們可以通過優化電池組設計和組件來進一步發展。簡而言之，我們可以描述的是不同的方法，而不是單一的“獲勝”方法。根據所使用的材料和工藝，特性是不同的?！?/span>

羅西娜博士還指出，他所學到的是研發和工業企業對正在開發的不同方法的反饋。獲勝方法尚不清楚，玩家仍在研究不同的方法。

“在Yole，技術準備水平的評估主要基于從研發和工業企業收集的反饋，”Rosina說。 “這使我們能夠建立一個關于技術開發和上市時間的圖片，與我們在一些公司的公告中發現的相比，這更加真實。

“對來自不同參與者（研發，材料供應商，汽車公司）的信息進行交叉檢查，使Yole能夠獲得客觀的信息。對于商業化的評估，固態電池的開始也是利用非常完善的傳統鋰離子技術在安全性，性能和成本方面很好地定位這種新興技術。此外，鋰離子電池尚未開發出進一步提高性能和降低成本的潛力 - 固態電池必須以移動目標為基準?！?/span>

預計固態電池的能量密度將高于傳統的鋰離子電池，具有更高的安全性。 （由Yole提供）

固態似乎是Z堅實的選擇。

如今，固態電池技術被視為未來電動汽車Z有前景的方法。例如，與目前的300公里相比，固態電池將大眾E-Golf的續航里程增加到大約750公里。

與現有的鋰離子技術相比，這種電池技術具有更高的優勢：更高的能量密度，更高的安全性，更好的快速充電能力，并且Z重要的是它們占用的空間顯著減少。與當前電池組相同尺寸的固態電池可以實現與傳統車輛相當的范圍。

但是，雖然這種方法有很多希望，但很難實現進步，并且沒有其他電池供應商能夠實現汽車性能。大眾汽車在德國成功測試了QuantumScape早期固態電池樣品電池，以汽車電源速率運行 - 業界首創。

在過去幾年中，許多玩家已經宣布原型單元的準備情況和預期的商業化開始，只是看到這些Z終被取消或推遲。盡管經歷了數十年的發展，但許多技術挑戰仍未解決。

固態電池技術的研究可以追溯到20世紀50年代后期。固態電池技術已經發現微電池形式的應用作為傳感器等的微功率源。不幸的是，用于微電池制造的材料和制造方法極難以成本有效的方式轉化為體積尺寸的電池制造。 。

根據Yole的分析，目前對固態電池越來越感興趣的勢頭是改變游戲規則的電池行業參與者 - 電動汽車/混合動力汽車制造商的強勁應用拉動。目前，混合動力和插電式電動汽車使用各種電池技術，包括鋰離子電池，鎳氫電池（NiMH），鉛酸電池和電動雙層電容器（或超級電容器），許多汽車制造商采用鋰電池他們的電動汽車產品的技術。

電動汽車行業支持電池發展

許多技術磚涉及固態電池技術開發，包括電解質材料篩選，離子電導率增強，電解質/電極界面穩定性，鋰金屬陽極，隔膜涂層，電池和電池組制造方法，電池管理系統（BMS）和電池包裝設計。

2.現代正在與Ionic Materials公司合作開發固態電池。

Yole表示，超過100家公司和研發人員參與了固態電池的開發。對于一項新興技術，可能會驚訝地發現，68家工業公司中只有14家是創業公司（Ionic Materials，NEI Corp.，QuantumScape等）。這些初創公司主要定位于電解質材料的篩選和開發（圖2）。

大公司內部的研發活動正在迅速發展，其中54家已由YoleDéveloppement確定。參與此類研發的頂級公司包括豐田，寶馬，大眾，雷諾 - 日產 - 三菱聯盟和現代。豐田擁有強大的固態開發歷史，200多名工程師致力于固態電池技術，被認為是這里的領導者。

EV / HEV制造商的積極參與對于固態電池商業化非常重要。除了巨大的市場潛力外，他們還提供有關EV / HEV電池要求，電池組裝配，測試和認證的專業知識。事實上，與傳統的鋰離子電池相比，電池組設計及其組件的簡化將提高固態電池的成本競爭力。

今天，固態電池的大部分開發工作都是通過合作伙伴關系完成的（圖3）。其中包括傳統的鋰離子電池制造商（即三星SDI，LG化學，A123系統），電池隔膜技術解決方案供應商（Asahi Kasei）和材料供應商（索爾維，優美科等）。

3.越來越多的研發合作伙伴和大型財團為固態電池的發展帶來了強大的額外動力。 （由Yole提供）

根據YoleDéveloppement的市場預測，固態電池的大規模生產將在2022年開始，到2025年將占鋰離子電池需求的不到1％。這可能解釋了設備供應商的相對較低的興趣，這可能會在大型固體時發生變化  - 國家電池制造能力開始建立。