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固态锂电池延续板块梦想这两股有望脱颖而出
2017-11-08 18:33:00
关键词:固态锂电池 锂离子电池 动力电池

固态锂电池延续板块梦想这两股有望脱颖而出


  对于电动汽车动力电池来说,目前一大难题浮出水面:锂离子电池能量密度极限为300 Wh/kg左右,难达到国家未来几年要求。综合现有情况看,以固态锂电池为主的固态电池最有可能上位。

  另据台湾辉能科技股份有限公司(PLG)网站近日消息,该公司与威马汽车签署合作备忘录,双方将共同生产全球首款采用锂陶瓷固态电池(LithiumCeramicBattery;LCB)的新能源车,预计在2018年4月北京车展亮相,双方还将于2018年兴建5GWh产能量产线,预计2019年完工投入生产。此外,多家电动车企已与辉能科技接触。

  据工信部要求,2020年、2025年、2030年动力电池电芯(即单体)能量密度的要求分别为350Wh/Kg、400Wh/Kg、500Wh/Kg。工信部今年3月更提出加强新体系动力电池研究,积极推动锂硫电池金属空气电池、固态电池等新体系电池的研究和工程化开发,2020年单体电池能量密度达到400Wh/Kg以上、2025年达到500Wh/Kg。

  如果前述事项如期成行,意味着固态电池实用取得重大突破,也比叫板特斯拉的丰田汽车所预计2022年上市其首款固态电池电动车更早,提前带来动力电池变局。目前A股上市公司中,已在研发和筹备量产固态电池的代表性公司有正泰电器和珈伟股份等。

  首款锂陶瓷固态电池车临产

  辉能科技2010年即研发出固态电池,并应用于电动汽车之外的领域。辉能介绍,该公司是目前全球唯一可量产的固态电池厂。据辉能科技网站信息,其固态锂陶瓷电池使用的是固态锂陶瓷电解质(Lithium-Ceramic electrolyte)。

  威马汽车官方微信称,2018年上半年首批量产车将在其温州新能源汽车智能产业园小规模下线。首款量产车为纯电动智能化SUV车型,整车最大续航里程达600公里,综合工况下续航里程超过450公里,威马目前没有就辉能方的说法发声。不过威马曾表示,该款车最快北京车展上就可以接受预定。威马此前还发布了另一款纯电动新概念车“AG2020”,该款车30分钟充满电,续航里程高达1200km,预计2020年量产。

  固态电池是指电解质由液体改为固体的电池。其中,电解质分为无机固体电解质和有机聚合物电解质,聚合物指高分子化合物,陶瓷电解质属于无机电解质。部分锂陶瓷电解质中含有锂元素。据郑洪河等人于2007年发表的论文中称,锂陶瓷离子电导率高,安全,耐高温,锂无机固体电解质在高比能量的大型动力锂离子电池中有很好的应用前景。不过包括锂陶瓷在内的固态电池也存在一些问题需要克服。

  辉能称,固态电池先天上最大的困难在于充放电能力不高和内阻值高。但是其LCB 固态锂陶瓷电池克服了这些困难,成为世界上所有固态电池技术中充放电能力最高、且内阻值最低的锂电池,其LCB是全球第一个可以打破天然内阻限制,让电性表现最接近液态电解质的。

  除了电解质,影响固态电池性能的重要因素还有负极。

  固体电池负极包括锂、碳族(碳基、硅基和锡基)、氧化物,其中,金属锂容量最高,是石墨容量的10倍,因此成为固态电池最主要的负极材料。但锂非常活跃,不耐高温,可能导致危险,会产生锂枝晶,需做成合金。

  据辉能科技网站信息,预期在电动车使用的是该公司产品PLCB-软包锂陶瓷电池和ELCB-高能量密度锂陶瓷电池。前一款负极不是锂金属,后一款负极为锂金属。对于锂金属活跃性,辉能称,ELCB建构在超安全的固态锂陶瓷电池、特殊的锂合金及3D负极的结构下,可为电池提供极高的安全性。

  锂枝晶和固体电解质界面造成的短路和低效率等瓶颈,该公司也已突破。辉能介绍,ELCB-高能量密度锂陶瓷电池负极架构同时整合了“电子导电”、“离子导电”、“电荷转移”,在锂金属和陶瓷电解质之间生成钝性膜,该膜能提供良好的结构强度与弹性强度,能提供良好的锂沉积空间,能降低界面阻值,可简单安全的量产锂金属负极。

  ELCB能量密度约为一般锂电池的1.5~2倍,未来有望颠覆现有锂电池市场。目前处于产品研发阶段,辉能预计于2018下半年可送样。按辉能的规划,该电池能量密度2018年达810Wh/ L,2019年达920-935Wh/ L,2020年达1002-1010Wh/ L。明年率先在电动车使用的可能是辉能PLCB电池。

  据辉能公司网站资料,其PLCB (Pouch Type- LCB)软包锂陶瓷电池预期体积能量密度2017-2020年分别为555Wh/ L、643Wh/ L、736Wh/ L、832Wh/ L,相应的质量能量密度分别为215Wh/kg、241Wh/kg、264Wh/kg、284Wh/kg。

  正泰电器:约定石墨烯电池装配厂开设期限将至

  正泰电器2016年投资的西班牙Grabat公司宣称研发全球首例石墨烯聚合物电池,能量密度高达1000WH/KG,是目前锂电池4倍,因此备受关注。

  2016年,正泰电器收购西班牙GRABAT ENERGY, S.L.公司25%的股权,并约定后续双方将在西班牙和中国继续合资建厂,按照协议规定各占50%股权。

  据正泰电器公告,Grabat电池是石墨烯聚合物锂电池,,电极为石墨烯复合电极,核心技术在于复合电极和聚合物电解质,具有高比能量、大倍率和长寿命等优势,重量同比减轻80%,体积同比减少67%。

  GRABAT石墨烯聚合物锂电池属于固态电池。

  有消息称其是全固态硫锂电池,正极为多孔石墨烯负载硫。据百度百科,锂硫电池以金属锂作负极。也有说法称GRABAT电池中含有钠碳钼硫,负极为碳化硅。不过正泰电器未对前述消息和说法有官方回应。

  中科院宁波材料技术与工程研究所相关资料称,全固态锂硫电池可消除液体电解质下穿梭效应并提高安全性,是未来锂硫电池发展重要方向。

  据正泰电器2016年12月的公告,GRABAT公司西班牙首家电池工厂第一条电池生产线当年实现小批量投产,并预期2018年之前完成剩余生产线建设。

  正泰电器此前公告还称,GRABAT公司在电动汽车方面与欧洲车商开始进行测试、认证。

  只是,在正泰电器完成对GRABAT公司的投资收购后,官方未再发布实质性进展消息。

  据合作协议,GRABAT公司将在最终协议签署后一年内开设运营一家生产核心模块的工厂及其他两家装配、组装工厂。而目前距正泰电器2016年12月8日发布收购Grabat公司25%股权资产的公告已近周年。正泰电器发展石墨烯电池与正泰电器已有新能源业务有协同效应。

  正泰电器三季报显示,该公司前三季度营业收入159.37亿元,同比增12.21%,归属于上市公司股东的净利润19.68亿元,同比增24.27%。

  正泰电器三季报发布后,中泰证券分析称,受益于需求强劲和消纳改善,正泰电器光伏板块快速增长,特别是光伏发电业务, 1-9 月,光伏发电收入 12.82 亿元,预计全年增速40%左右。受益固定资产投资稳健增加,公司低压电器全年持续回暖,预计全年望达 15%的整体增速。受益低压电器复苏与光伏行业装机量超预期,公司业绩弹性有望增大。

  珈伟股份:期待首批量产电池

  上市公司中,对于固态电池最高调的当属珈伟股份,其曾于2016年11月发布号称“全球首例”固态锂电池与快充锂电池。

  珈伟股份当时称,其固态锂电池包括凝胶聚合物电池和全固态电池,在电池密度上可达到400wh/kg至600wh/kg;产品已实现小批量生产,预计2017年底或2018年初实现大规模量产。并称其快充锂电池创造了15分钟充满97%,循环寿命达到7000次以上及续航里程400公里以上三项记录。

  今年6月珈伟股份在接待机构投资者调研时,公布了拟首批于9月份量产的动力锂电池情况。

  其中,三种快充电池的正极材料包括复合镍錳基、錳基复合、磷酸铁锂,负极材料包括钛酸锂、碳硅复合、碳复合,能量密度分别为70-120Wh/kg、90-140Wh/kg、120-250Wh/kg。一种高能量密度锂离子电池正极材料为纳米新型层状氧化物,负极材料为硅碳复合,能量密度大于200Wh/kg。这几种电池中有半固态的,也有聚合物软包装的。

  不过,让人意外的是,珈伟股份在今年8月发布的半年报中却改口称争取年底能批量生产。珈伟股份董秘后来回复投资者时称,预计时间是按照当初的进展和进度来预计的,后续推进过程中出现一些不可预见的问题需要协调和解决,导致时间出现一些偏差。

  珈伟股份近日回复投资者称,目前公司的快充锂电池已进入生产设备安装调试阶段。对于固态电池,珈伟股份近日称量产还在计划和准备过程中。

  目前,珈伟股份电池和石墨烯尚未有收入,主要收入来源包括光伏照明制造、光伏电站EPC(工程总承包)业务及光伏电站投资运营业务。

  不过,该公司近期业绩不佳。据珈伟股份三季报,三季度归属于上市公司股东的净利润4638万元,同比增-46.37%,而前三季该指标为2.72亿元,同比增30.27%。珈伟股份三季度业绩环比降幅较大,该公司未直接在季报中作解释,不过,该公司三季度营业收入5.76亿元,同比增-1.11%,前三季营业收入26.93亿元,同比增43.10%,三季度营业收入环比大幅下降。

稿件来源: 红周刊
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