このほど、寧徳時代は凝縮系物性電池という新しい電池技術を発表しました。高比エネルギーと高安全を打ち出し、単体のエネルギー密度は500Wh/kgに達します。

寧徳時代によると、超高エネルギー化学材料の電気化学反応の変化に対して、凝縮系電池は高動力バイオニック凝縮系電解質を採用し、マイクロメートル級の適応網構造を構築することができ、ミクロ構造の安定性を高めると同時に、電池の動力学的性能を向上させます。

注目に値するのは、固体電池、半固体電池が二度、三度と続く「飛躍」の状況で、会見で、寧徳時代の最高技術責任者呉凱氏は、年末までに寧徳時代は凝縮系自動車電池を量産する能力を形成し、同時に民間航空机会社と協力してモーターを開発しています。

中金研報によると、年内には複数の自動車メーカーが半固体電池を搭載して量産を開始する見込みで、固体電池産業チェーンの「0」から「1」への投資チャンスに注目するよう呼びかけています。

では固体電池とは何でしょうか?従来のリチウムイオン電池と比べてどのようなメリットがあるのでしょうか。

01

固体電池業界は「0」から「1」の段階にあり

固体電池とは、固体電解質を用いたリチウムイオン電池のことです。

固体電池は電池技術です固体電池は、現在一般的に使われているリチウムイオン電池やリチウムイオンポリマー電池とは異なり、固体電極と固体電解質を用いた電池です。

リチウムイオン電池は限界に達したと考えられていることから、近年では固体電池がリチウムイオン電池の後継電池として位置づけられています。固体リチウム電池技術は、リチウム、ナトリウムから作られたガラス化合物を伝導物質として、従来のリチウム電池の電解液に取って代わり、リチウム電池のエネルギー密度を大幅に向上させます。

固体電池と、現在主流の従来型リチウムイオン電池との最大の違いは電解質です。固体電池は、従来のリチウムイオン電池の電解液やセパレータの代わりに、固体電解質を使用しています。従来のリチウムイオン電池は、主に正負極材、電解液、セパレータで構成されています。正負極材は電池の容量を決定し、電解液およびセパレータはリチウムイオンを伝達する媒体となります。これが本質的な違いです。

固体電池は、高安全性と高比容量を両立し、長期的には液体電池よりも低製造コストを実現できます。固体電池は、高い安全性と高比容量の電極材料の両立が可能で、より高いエネルギー密度を実現するために必要であると同時に、理論モジュールの空間利用率が高く、組み立て工程が簡略化されているため、液体電池よりも理論コストが低くなっています。

安全性から見ると、固体電解質材料は熱安定性が良く、燃えにくく、電解液漏れのリスクがないため、より安全性に優れています。

エネルギー密度から見ると、固体電池はリチウム金属負極との相性が良く、モジュールの空間利用率が高く、組立てが柔軟であるため、エネルギー密度のさらなる向上が期待できます。

利点も多い固体電池ですが、応用の道は困難で、いくつかの課題があります。

第一はサプライチェーンの再構成です:固体電池は既存の成熟した液体リチウム電池に比べて技術の変更が巨大で、もともと極めて復雑なリチウム電池のサプライチェーンを再構成しなければならなくて、前途多難の道。

第二はコストを下げることです:固体電池の採用のプレリチウム化珪素炭素負極あるいは遠景金属リチウム負極、高ニッケル正極、固体電解質などの新しい科学技術材料の生産コストははるかに目下の対応する材料より高くて、コストを下げる道は極めて困難で長いです。

3つ目は急速充電効率が悪く、固体電解質の導電率は電解液の10分の1で、急速充電効率が悪く、実用に深刻な影響を与えます。

光大証券は、2023年の世界における半固体電池の浸透率を1%と予測しています。ウェラム新エネルギー、ガンフォンリチウム半固体電池を搭載したウルライET7、東風E70、半固体電池を搭載したセリス純電動SUV、東風追光乗用車は、いずれも2022-2023年に納入される予定です。また、清陶エネルギー、国軒高科、孚能科技が生産した半固体電池も2022-2023年にすでに搭載される予定です。2023年の世界における半固体電池の浸透率は約1%、需要は約8.8GWhと推計されており、2023-2030年の世界における固体電池の需要増CAGRは63.7%となっています。

市場規模については、中国の固体電池の規模は2025年に29億元、2030年に200億元を突破し、2022年から2030年までの複合成長率は55.01%に達すると予測されています。出荷量は、国内出荷量が2025年に24GWh、2030年に250GWhを突破し、2022年から2030年までの複合成長率が74.66%に達すると見込まれています。

02

業界への影響はどうでしょうか

半固体電池も固体電池も、主に電池の材料に影響を与えます。中でも半固体電池は、既存の材料系に対して衝撃が少ないです。

信達証券は正極材料の面を指摘します:現在、既存のリン酸鉄リチウム、マンガン酸リチウム、コバルト酸リチウム、三元NCMなどの正極材料は引き続き使用することができます。負極材料は、現在主流のグラファイト系や、将来的にはシリコンカーボン系でも使用できますが、半固体電池には液体電解質が一定量存在するため、リチウム金属負極は現時点では適用できません。

電解液の方面:まだ少量の有机溶剤の浸漬が必要で、既存の主流のリチウム塩LiPF6およびLiTFSI、LiFSIなどの新型リチウム塩は依然として添加する必要があります;セパレータについては、半固体電池には依然として一定量の液体電解質が存在するため、セパレータが正負極を遮断して短絡を防止する必要があります。また、セパレータが骨組みとして使用される場合もありますが、セパレータの技術要件は変化する可能性があります。

全固体電池は、従来の液体電池の4つの材料体系に大きな打撃を与えます。正極材料は将来、高エネルギー材料を使う可能性が高くなります。負極材料の中で金属リチウムの応用が期待されます;電解質の体系の中で液体溶媒は完全に取って代わられます;分離膜は徐々に代替されていきます。

応用ノードで見ると、半固体電池は2023年から2025年にかけて少量搭載が可能になるでしょうし、全固体電池は2030年ごろに商用化の転換点を迎えるでしょう。