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· 目前,固态电池行业内主要有氧化物、聚合物、硫化物和氟化物等几种技术路线并行发展。硫化物路线近期受到更多关注,主要因为其在短期内能够解决一些氧化物难以攻克的问题,如固接触界面和离子电导率等。硫化物在与锂金属负极搭配方面有较大潜力,这被视为提高能量密度的关键。
· 硫化物固态电池的热点增加,部分原因是国家政策的大力支持,推动行业突破技术难关。硫化物因其短期内的优势成为行业内的优选路线,尤其在政策支持下,硫化物电解质的供不应求状态可能会在未来几年内得到缓解。
2、技术挑战与解决方案
· 固态电池面临的主要技术挑战包括固界面接触问题、空气稳定性和制造成本。硫化物电解质在这些方面具有一定优势,如较低的合成温度和较好的离子电导率。通过改进界面修饰和合成工艺,行业内正在逐步解决这些问题。
· 在实验室阶段,硫化物电解质的离子电导率可以达到20毫西,而大批量生产时可达到13-14毫西。这些指标显示出硫化物在快充快放性能上的潜力,但仍需在实际应用中进行更多验证和改进。
3、产业链与市场前景
· 目前,硫化物电解质的生产正从实验室阶段向百公斤级产能过渡,未来将向吨级扩展。主要客户包括宁德时代、比亚迪等,反馈显示材料性能良好,市场需求旺盛。
· 硫化锂作为硫化物电解质的核心原材料,其纯度要求较高。国内企业逐渐掌握了高纯度硫化锂的生产技术,未来两三年内有望实现降本增效,从而降低硫化物电解质的整体成本。
4、专利与技术创新
· 在专利方面,企业通过改进合成工艺和材料组成,成功绕开了丰田等公司的专利布局。这种创新不仅降低了法律风险,也为技术突破提供了新的方向。
· 液相法合成工艺在小颗粒电解质的生产上具有优势,但在性能上仍需提升。企业正在探索通过溶剂处理等方法来优化颗粒度和性能,以满足不同应用场景的需求。
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Q:硫化物固态电池行业近期是否有突破或进步?行业现状如何?
A:行业本身并没有本质变化,依然是氧化物、聚合物、硫化物等多条技术路线并行发展。硫化物在近期受到更多关注,主要是因为一些龙头企业调整了技术路线,导致行业侧重点的变化。硫化物相较于氧化物,短期内更具实用性,尤其在解决固态电池的能量密度提升方面有一定优势。
Q:固态电池在技术上面临哪些核心问题?
A:固态电池面临的核心问题包括固界面接触问题、空气稳定性和成本问题。固态电池的固界面接触问题难以攻克,而空气稳定性和成本问题则是影响其在动力电池应用中的关键因素。氧化物路线在产业化过程中耗能较大,而硫化物则可以通过低温或液态合成方法解决部分问题。
Q:硫化物固态电池的市场前景如何?有哪些关键时间节点?
A:硫化物固态电池的市场前景广阔,尤其在国家政策的大力支持下,短期内是一个较优选择。关键时间节点包括2025年和2030年。2025年是预计实现小规模装车的时间节点,各企业正在积极完善技术,预计明年可能会有突破。2030年则是更大规模应用的目标,政府的白皮书中也提到相关信息。
Q:全固态电池的能量密度要求不同,正负极材料有哪些差异?
A:全固态电池的能量密度要求不同,正负极材料也不同。例如,300瓦时每公斤的电池,负极用硅碳,正极用NCM(镍钴锰氧化物)材料;350瓦时每公斤的电池,可能需要用到超高镍甚至是富锰正极材料;而400瓦时每公斤的电池,负极则需要用到锂金属等材料。
Q:硫化物电解质的关键技术指标是什么?
A:硫化物电解质的关键技术指标是离子电导率。离子电导率高能够实现快充快放的效果,而离子电导率低则无法达到这一效果。
Q:目前哪些公司在硫化物电解质方面表现较好?
A:在硫化物电解质方面,国联汽车动力的性能表现不错,能够实现较好的颗粒度和量产能力。其他公司如比亚迪、安利和高能时代也在这一领域有所研究,但在颗粒度和电池性能上还有提升空间。我们也在不断攻克技术难题,努力提高材料性能。
Q:贵公司在硫化物电解质方面的业务范围是什么?
A:我们公司专注于硫化物电解质和大电池的研发和生产,不涉及硫化锂的生产。
Q:贵公司采用的硫化物电解质生产工艺是什么?有哪些优缺点?
A:我们主要采用高温固相合成工艺,并结合液态工艺。高温固相合成的材料性能较好,但颗粒度较大;液态工艺可以降低颗粒度。对于不同的应用需求,我们会选择合适的工艺和颗粒度匹配,以发挥最佳性能。
Q:贵公司目前的产能情况如何?有哪些客户在使用你们的产品?
A:我们目前已经具备百公斤级的产能,并在逐步扩大到吨级。我们正在向客户提供样品,并逐步扩大生产规模。
Q:公司与哪些客户合作过,并且反馈如何?
A:我们与宁德时代、比亚迪、一汽、广汽等客户都有合作,尤其是宁德时代对我们的材料反馈非常好。我们之间有项目合作,他们也购买我们的电子材料用于自己的研发。不同批次的材料反馈都很好,特别是在实验室和软包电池的测试中表现优异。市场对我们的电解质材料需求很大。
Q:公司的硫化物电解质端的离子电导率能做到多少?是否能绕开丰田的专利?
A:我们实验室的离子电导率可以做到20毫西,大批量生产的可以做到13-14毫西。常规的61体系可以做到4-5毫西。我们已经成功绕开了丰田的专利,主要通过不同的合成工艺和部分组成上的调整来实现。
Q:公司是如何绕开丰田的专利的?
A:我们主要通过不同的合成工艺来绕开丰田的专利。虽然化学元素周期表上的元素有限,但我们通过掺杂微量元素和独特的合成方法,得到了新的结构,从而避开了丰田的专利布局。
Q:公司在绕开专利的同时,如何确保成本和性能?
A:我们在绕开专利的同时,重点考虑成本问题。目标是降低成本,同时确保性能。我们通过调整合成工艺,既避开了专利,又实现了性能和成本的平衡。我们的一些技术在合成过程中取得了意外的收获,最终实现了完整的突破。
Q:液相法合成的电解质材料的具体逻辑是什么?
A:液相法合成电解质材料的过程是利用有机溶剂将原材料溶解,通过加热、搅拌等技术使原料(如硫化锂、五硫化二磷、氯化锂等)发生反应,生成类似于正极材料的前驱体。接下来,通过吹气、加热等方式去除有机溶剂,得到最终的固态电解质材料。
Q:为什么液相法合成的电解质材料不需要烧结?
A:液相法合成的电解质材料在形成前驱体后,需要进行低温退火以去除液相部分,这个过程温度不高,因此不需要高温烧结。此外,硫化物材料可以通过冷压成型,不需要像氧化物那样必须烧成陶瓷片。
Q:硫化物材料在成膜方面有哪些优势?
A:硫化物材料在成膜方面有两个主要优势:一是粉末可以通过冷压成型,形成硬度较高但相对脆的膜;二是可以通过干法或湿法技术成膜。干法技术通过搅拌粉末成膜,湿法技术通过涂布有机溶剂溶解的电解质成膜。
Q:液相法合成电解质材料中有机物的残留量是多少?
A:有机溶剂的具体残留量涉及核心技术和专利,不便透露。关于PTFE,我们正在寻找比PTFE更好的替代材料,因为PTFE在实际应用中存在一些问题。
Q:固态烧结方法是否无法实现小颗粒在正极中的混用?
A:固态和液态方法是从合成硫化物固态电解质材料的角度出发的。固态合成的材料颗粒较大,但可以通过有机溶剂处理来变小。液态合成和固态合成是完全不同的工艺。
Q:不同厂家使用的溶剂种类是否统一?
A:溶剂种类并不统一。我们在这方面投入了大量精力,类似于电解液的配方,虽然看似简单,但其中包含技巧和技术。固态烧结技术的专利大家都有,技术难度相对不大,但要做到小颗粒并保持良好性能是比较困难的。
Q:其他厂家产品的性能差异主要体现在什么方面?
A:我们无法确定其他厂家材料的合成方法,但通过评测发现,在倍率、温度等条件下,材料性能会显示出劣势。我们会与自己的材料进行对比,学习他人优点,避免问题。
Q:液相法与烧结法加溶剂处理的电解质成本如何?
A:成本都是可控的,但液态法性能不佳,工序复杂,难以大规模生产。我们主要采用固态烧结法,液态法作为辅助,仅在固态难以实现时考虑。
Q:硫化锂的核心指标是什么?
A:硫化锂的核心指标是纯度。虽然不纯的硫化锂容易制造,但提纯难度大,影响电解质性能。实现自给自足可降低成本至50美元/公斤。目前国内多家企业已能生产合格的硫化锂。
Q:硫化锂的纯度要求是多少?哪些企业可以达到?
A:硫化锂的纯度要求为99.9%。许多企业难以达到这一标准,尤其是去除氧杂质困难。目前有源稀土的硫化锂质量较好,并出口至日本。其他企业由于竞争关系不便评价。
Q:未来两三年硫化锂的降本空间如何?
A:如果实现自给自足,降本空间很大。
Q:公司在硫化物纯度方面的优势主要来自于设备还是工艺和配方?
A:我们的优势主要在于工艺和配方的积累。虽然设备和环境控制也有一定影响,但我们在技术和环境的摸索上投入了更多时间,这使得我们的硫化锂产品表现优异。
Q:一个G瓦时的全固态电池需要多少吨硫化锂?
A:目前我无法给出准确的数据,因为这需要进一步查找相关资料。
Q:现有的硫化物电解质能否用于大面积电池?
A:现有的硫化物电解质可以用于大面积电池,但在技术上有一定难度。我们需要在保证高能量密度的同时,尽可能减少电解质的使用量,以提高活性物质的比例。
Q:硫化物电解质的成本构成如何?
A:硫化物电解质在电池材料成本中占比约75%到78%。按当前市场价格,硫化锂的成本约为150万元/吨。如果硫化锂价格降至100万元/吨以下,电解质成本有望降至50万元/吨以下。
Q:硫化锂和电解质的当前市场价格是多少?
A:硫化锂的市场价格约为150万元/吨,而电解质的市场价格约为30万元/吨。