鉅大LARGE | 點擊量：8687次 | 2018年07月11日
固態(tài)鋰電池為主的固態(tài)電池有可能上位
對于電動汽車動力電池來說，目前一大難題浮出水面：鋰離子電池能量密度極限為300Wh/kg左右，難達到國家未來幾年要求。綜合現(xiàn)有情況看，以固態(tài)鋰電池為主的固態(tài)電池最有可能上位。
另據臺灣輝能科技股份有限公司（PLG）網站近日消息，該公司與威馬汽車簽署合作備忘錄，雙方將共同生產全球首款采用鋰陶瓷固態(tài)電池（LithiumCeramicBattery;LCB）的新能源車，預計在2018年4月北京車展亮相，雙方還將于2018年興建5GWh產能量產線，預計2019年完工投入生產。此外，多家電動車企已與輝能科技接觸。
據工信部要求，2020年、2025年、2030年動力電池電芯（即單體）能量密度的要求分別為350Wh/Kg、400Wh/Kg、500Wh/Kg。工信部今年3月更提出加強新體系動力電池研究，積極推動鋰硫電池、金屬空氣電池、固態(tài)電池等新體系電池的研究和工程化開發(fā)，2020年單體電池能量密度達到400Wh/Kg以上、2025年達到500Wh/Kg。
如果前述事項如期成行，意味著固態(tài)電池實用取得重大突破，也比叫板特斯拉的豐田汽車所預計2022年上市其首款固態(tài)電池電動車更早，提前帶來動力電池變局。目前A股上市公司中，已在研發(fā)和籌備量產固態(tài)電池的代表性公司有正泰電器和珈偉股份等。
首款鋰陶瓷固態(tài)電池車臨產
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
輝能科技2010年即研發(fā)出固態(tài)電池，并應用于電動汽車之外的領域。輝能介紹，該公司是目前全球唯一可量產的固態(tài)電池廠。據輝能科技網站信息，其固態(tài)鋰陶瓷電池使用的是固態(tài)鋰陶瓷電解質（Lithium-Ceramicelectrolyte）。
威馬汽車官方微信稱，2018年上半年首批量產車將在其溫州新能源汽車智能產業(yè)園小規(guī)模下線。首款量產車為純電動智能化SUV車型，整車最大續(xù)航里程達600公里，綜合工況下續(xù)航里程超過450公里，威馬目前沒有就輝能方的說法發(fā)聲。不過威馬曾表示，該款車最快北京車展上就可以接受預定。威馬此前還發(fā)布了另一款純電動新概念車“AG2020”，該款車30分鐘充滿電，續(xù)航里程高達1200km，預計2020年量產。
固態(tài)電池是指電解質由液體改為固體的電池。其中，電解質分為無機固體電解質和有機聚合物電解質，聚合物指高分子化合物，陶瓷電解質屬于無機電解質。部分鋰陶瓷電解質中含有鋰元素。據鄭洪河等人于2007年發(fā)表的論文中稱，鋰陶瓷離子電導率高，安全，耐高溫，鋰無機固體電解質在高比能量的大型動力鋰離子電池中有很好的應用前景。不過包括鋰陶瓷在內的固態(tài)電池也存在一些問題需要克服。
輝能稱，固態(tài)電池先天上最大的困難在于充放電能力不高和內阻值高。但是其LCB固態(tài)鋰陶瓷電池克服了這些困難，成為世界上所有固態(tài)電池技術中充放電能力最高、且內阻值最低的鋰電池，其LCB是全球第一個可以打破天然內阻限制，讓電性表現(xiàn)最接近液態(tài)電解質的。
除了電解質，影響固態(tài)電池性能的重要因素還有負極。
固體電池負極包括鋰、碳族(碳基、硅基和錫基)、氧化物，其中，金屬鋰容量最高，是石墨容量的10倍，因此成為固態(tài)電池最主要的負極材料。但鋰非?；钴S，不耐高溫，可能導致危險，會產生鋰枝晶，需做成合金。
據輝能科技網站信息，預期在電動車使用的是該公司產品PLCB-軟包鋰陶瓷電池和ELCB-高能量密度鋰陶瓷電池。前一款負極不是鋰金屬，后一款負極為鋰金屬。對于鋰金屬活躍性，輝能稱，ELCB建構在超安全的固態(tài)鋰陶瓷電池、特殊的鋰合金及3D負極的結構下，可為電池提供極高的安全性。
鋰枝晶和固體電解質界面造成的短路和低效率等瓶頸，該公司也已突破。輝能介紹，ELCB-高能量密度鋰陶瓷電池負極架構同時整合了“電子導電”、“離子導電”、“電荷轉移”，在鋰金屬和陶瓷電解質之間生成鈍性膜，該膜能提供良好的結構強度與彈性強度，能提供良好的鋰沉積空間，能降低界面阻值，可簡單安全的量產鋰金屬負極。
ELCB能量密度約為一般鋰電池的1.5～2倍，未來有望顛覆現(xiàn)有鋰電池市場。目前處于產品研發(fā)階段，輝能預計于2018下半年可送樣。按輝能的規(guī)劃，該電池能量密度2018年達810Wh/L，2019年達920-935Wh/L，2020年達1002-1010Wh/L。明年率先在電動車使用的可能是輝能PLCB電池。
據輝能公司網站資料，其PLCB(PouchType-LCB)軟包鋰陶瓷電池預期體積能量密度2017-2020年分別為555Wh/L、643Wh/L、736Wh/L、832Wh/L，相應的質量能量密度分別為215Wh/kg、241Wh/kg、264Wh/kg、284Wh/kg。
正泰電器：約定石墨烯電池裝配廠開設期限將至
正泰電器2016年投資的西班牙Grabat公司宣稱研發(fā)全球首例石墨烯聚合物電池，能量密度高達1000WH/KG，是目前鋰電池4倍，因此備受關注。
2016年，正泰電器收購西班牙GRABATENERGY,S.L.公司25%的股權，并約定后續(xù)雙方將在西班牙和中國繼續(xù)合資建廠，按照協(xié)議規(guī)定各占50%股權。
據正泰電器公告，Grabat電池是石墨烯聚合物鋰電池,，電極為石墨烯復合電極，核心技術在于復合電極和聚合物電解質，具有高比能量、大倍率和長壽命等優(yōu)勢，重量同比減輕80%，體積同比減少67%。
GRABAT石墨烯聚合物鋰電池屬于固態(tài)電池。
有消息稱其是全固態(tài)硫鋰電池，正極為多孔石墨烯負載硫。據百度百科，鋰硫電池以金屬鋰作負極。也有說法稱GRABAT電池中含有鈉碳鉬硫，負極為碳化硅。不過正泰電器未對前述消息和說法有官方回應。
中科院寧波材料技術與工程研究所相關資料稱，全固態(tài)鋰硫電池可消除液體電解質下穿梭效應并提高安全性，是未來鋰硫電池發(fā)展重要方向。
據正泰電器2016年12月的公告，GRABAT公司西班牙首家電池工廠第一條電池生產線當年實現(xiàn)小批量投產，并預期2018年之前完成剩余生產線建設。
正泰電器此前公告還稱，GRABAT公司在電動汽車方面與歐洲車商開始進行測試、認證。
只是，在正泰電器完成對GRABAT公司的投資收購后，官方未再發(fā)布實質性進展消息。
據合作協(xié)議，GRABAT公司將在最終協(xié)議簽署后一年內開設運營一家生產核心模塊的工廠及其他兩家裝配、組裝工廠。而目前距正泰電器2016年12月8日發(fā)布收購Grabat公司25%股權資產的公告已近周年。正泰電器發(fā)展石墨烯電池與正泰電器已有新能源業(yè)務有協(xié)同效應。
正泰電器三季報顯示，該公司前三季度營業(yè)收入159.37億元，同比增12.21%，歸屬于上市公司股東的凈利潤19.68億元，同比增24.27%。
正泰電器三季報發(fā)布后，中泰證券分析稱，受益于需求強勁和消納改善，正泰電器光伏板塊快速增長，特別是光伏發(fā)電業(yè)務，1-9月，光伏發(fā)電收入12.82億元，預計全年增速40%左右。受益固定資產投資穩(wěn)健增加，公司低壓電器全年持續(xù)回暖，預計全年望達15%的整體增速。受益低壓電器復蘇與光伏行業(yè)裝機量超預期，公司業(yè)績彈性有望增大。
珈偉股份：期待首批量產電池
上市公司中，對于固態(tài)電池最高調的當屬珈偉股份，其曾于2016年11月發(fā)布號稱“全球首例”固態(tài)鋰電池與快充鋰電池。
珈偉股份當時稱，其固態(tài)鋰電池包括凝膠聚合物電池和全固態(tài)電池，在電池密度上可達到400wh/kg至600wh/kg；產品已實現(xiàn)小批量生產，預計2017年底或2018年初實現(xiàn)大規(guī)模量產。并稱其快充鋰電池創(chuàng)造了15分鐘充滿97%，循環(huán)壽命達到7000次以上及續(xù)航里程400公里以上三項記錄。
今年6月珈偉股份在接待機構投資者調研時，公布了擬首批于9月份量產的動力鋰電池情況。
其中，三種快充電池的正極材料包括復合鎳錳基、錳基復合、磷酸鐵鋰，負極材料包括鈦酸鋰、碳硅復合、碳復合，能量密度分別為70-120Wh/kg、90-140Wh/kg、120-250Wh/kg。一種高能量密度鋰離子電池正極材料為納米新型層狀氧化物，負極材料為硅碳復合，能量密度大于200Wh/kg。這幾種電池中有半固態(tài)的，也有聚合物軟包裝的。
不過，讓人意外的是，珈偉股份在今年8月發(fā)布的半年報中卻改口稱爭取年底能批量生產。珈偉股份董秘后來回復投資者時稱，預計時間是按照當初的進展和進度來預計的，后續(xù)推進過程中出現(xiàn)一些不可預見的問題需要協(xié)調和解決，導致時間出現(xiàn)一些偏差。
珈偉股份近日回復投資者稱，目前公司的快充鋰電池已進入生產設備安裝調試階段。對于固態(tài)電池，珈偉股份近日稱量產還在計劃和準備過程中。
目前，珈偉股份電池和石墨烯尚未有收入，主要收入來源包括光伏照明制造、光伏電站EPC(工程總承包)業(yè)務及光伏電站投資運營業(yè)務。
不過,該公司近期業(yè)績不佳。據珈偉股份三季報，三季度歸屬于上市公司股東的凈利潤4638萬元，同比增-46.37%，而前三季該指標為2.72億元，同比增30.27%。珈偉股份三季度業(yè)績環(huán)比降幅較大，該公司未直接在季報中作解釋，不過，該公司三季度營業(yè)收入5.76億元，同比增-1.11%，前三季營業(yè)收入26.93億元，同比增43.10%，三季度營業(yè)收入環(huán)比大幅下降。
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