具有功率密度低、能量密度高
结构稳定、安全可靠等良好性能
可应用于电动汽车、新型储能、消费电子等多元场景
固态电池正凭借多重优势
成为电池行业的新一代“明星”
并通过逐步迈向产业化
为全球能源动力变革注入新动力
本期“全球硬核科技”聚焦固态电池产业链,围绕产业发展态势、全球竞争格局、专利技术研发、创新资源布局等内容,展现全球固态电池产业技术竞争布局与创新资源图景。
览全球:各主要经济体加速布局 技术呈高速发展态势
当前,世界资源格局正发生重大变化,全球主要经济体不断加码清洁能源布局,固态电池产业作为新能源汽车的理想动力源,已成为各主要经济体竞逐的新赛道。
据行业机构预测,随着技术进步,全球固态电池将在未来5年至10年从当前实验室开发和小批量试产阶段走入产业化、规模化,预计2030年市场规模可达16.5亿美元左右,年均复合增长率达37.8%。
布局新赛道,各主要经济体相继出台相关政策,努力推动研发创新,以突破现存技术、产业等瓶颈——
------美国政府全方位支持固态电池前沿基础研发、全产业链发展及成熟产品规模化;
------欧盟侧重支持固态电池产业链上中游关键技术研发;
------日本形成“国家资金支持+车企主导研发”的商业化发展格局;
------韩国则提出“K电池发展战略”,将固态电池作为重点研发方向;
-------我国高度重视商业化推广和专业人才培养,以政策支持全产业链发展并加快多元主体布局。
技术竞相研发带动全球固态电池专利申请高速增长,近十年年均增长率达10.7%。其中,日本表现尤为突出,不仅在专利数量上遥遥领先、专利布局上全球最热,日企在全球固态电池专利申请Top20中独占15席,其在全球技术创新版图上的重要性不言而喻。
在具体技术方向上,当前研发重点聚焦在产业链上游“固体电解质”“电极材料”和中游“电池制造”细分领域。其中,日本采取“固体电解质”和“电池制造”同步发展策略;美、欧、韩在推进“电池制造”的同时,近5年开始重点关注产业链上游“固体电解质”等方向;中国则以市场需求为导向,以服务下游应用为出发点,采取优先推进产业链中游“电池制造”研发带动上游技术创新的策略。
看中国:后发快进态势明显 多元布局成效显著
“政策”“市场”双轮驱动,全球行业主体投入持续高涨,伴随国内新能源汽车产业高速发展,我国固态电池研发加速布局。
2016年,我国发布《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》,要求推动新能源汽车、新能源和节能环保等绿色低碳产业成为支柱产业,固态电池技术创新热潮被激起,年专利申请量从2015年的74件快速增至2021年的616件。
-----区域上,以省/直辖市为统计口径,广东、北京、江苏表现突出,专利申请量排名前三;
-----以城市(含直辖市)为统计口径,北京、上海、深圳专利申请量排名全国前三。
专利申请主体上
我国固态电池专利申请Top20中,高校院所与企业基本平分秋色。来自中科院系统的科研机构表现突出,共4家上榜。比亚迪、蜂巢能源等新能源电池头部企业和北京卫蓝、清陶能源等专注固态电池研发的初创企业,领衔中国固态电池企业技术创新。
技术研发方向上
受国内庞大应用市场需求拉动,我国固态电池技术研发优势目前集中在中游“电池制造”上。近5年,上游“固体电解质”“电极材料”“电极制造”3个领域专利申请占比均在70%以上,作为当前研发重点正同步推进。
清华大学、北大深圳研究院、电子科大、中科院物理所等机构正持续推进固态锂电池关键材料、制造装备及电芯制造技术研发,中国电力科学院牵头研制的固态高安全储能锂电池解决了电池起火问题,可应用于兆瓦时级储能集装箱示范工程;宁德时代、比亚迪、中航锂电等国内锂电池材料及电芯优势企业着手产业技术布局,部分企业已进入固态离子电池(半固态电池)中试阶段,2025年前或可实现量产;东风汽车与赣锋钾业合作开发的东风-赣锋高比能固态电池示范运营车东风风神E70在国内率先打响固态电池产业化“第一枪”,蔚来ET7汽车也搭载了150kW/h固态电池组。
观四川:专利申请量居西部首位 成都为城市前10中唯一西部城市
在专利申请量上
四川位居全国第7位、西部首位。成都作为四川省会,固态电池技术研发基础较好,是专利申请国内前10中唯一西部城市,新柯力化工、电子科大进入全国专利申请Top20,其中新柯力化工以42件居全国第9位,拥有“动力锂离子电池固态聚合物电解质及制备”等专利成果,电子科大材料与能源学院组建团队专攻高性能电极材料、固体锂电池、固体氧化物燃料电池等技术方向,已突破“固态电解质陶瓷片”材料、“柔性全固态聚合物锂离子电池”制备等技术瓶颈。
在产业链中游电池制造环节
总投资100亿元的15GWh清陶能源动力固态电池储能产业基地落地我市,这也是成都首条半固态电池生产线。在产业链下游的动力应用领域,新能源汽车作为我市“建圈强链”28条重点产业链之一,为固态电池发展提供了广阔的市场空间。
下一步,成都可以打造全国重要的新能源汽车研发制造基地作为牵引,抢占固态电池产业化早期的布局先机,坚持资源招引与产研协同“两手抓”,引育链主企业、汇聚要素资源,加快关键核心技术突破、推动成果就地就近转化和产业化,力争首批实现全固态电池规模量产,打造区域产业发展高地。
精彩不止于此
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(出品:成都科技融媒体中心)