电动汽车全固态电池的开发商SolidPower宣布,已完成自动化试生产线的安装。
该试验线旨在生产EV级硫化物基固态电池,该电池具有富硅负极(活性硅含量超过50%),可实现高能量密度。
据SolidPower公开的产品开发周期,2022年到2023年一项重要任务就是完成100Ah硅负极固态电池的A-Sample概念验证。目前来看,该公司确实在照着计划展开行动。
试验线每周的输出量将300个电芯,或每年约15,000个电芯,足以构建多个测试电池包。
最初,该试验线将生产用于内部测试的电池,然后再将电池交付给SolidPower的汽车合作伙伴,包括宝马和福特,预计这些合作伙伴将在今年年底开始装车测试。
宝马和福特均通过投资和SolidPower深度合作。宝马计划2025年前推出固态电池原型车,2030年前用于量产车。福特不仅追加对SolidPower的投资,而且其合资伙伴SKI向SolidPower投资3000万美元,获得该初创公司的硫化物固态电解质、专利电池设计和生产工艺的使用权
内产电解质,支持电芯的外部生产
SolidPower,在科罗拉多大学博尔德分校及高级研究计划局的资助下于2012年成立。近年来,公司还获得了美国空军,美国国家科学基金会和美御局的资金支持。2015年十一月二十三日,SolidPower和美国橡树岭国家实验室签署了一项协议,获得了橡树岭国家实验室锂硫电池技术的特别授权。
2021年该初创公司借壳DecarbonizationPlusAcquisitionCorpIII上市,收益约5.429亿美元。
SolidPower重要有两条产品线:硫化物固体电解质和软包固态电池。前者潜在客户包含SKI、丰田、现代、LG、松下、三星,后者拥有福特、宝马、SKI及其他OEM和Tier1等潜在客户。
电解质材料方面,SolidPower计划在2022年扩大生产规模,支持内部100Ah电芯生产,到2024年再度扩大规模,以满足内部和合作伙伴的100Ah电池生产,到2026年努力供应所有硫化物固态电池平台的硫化物电解质。
目前SolidPower正在美国科罗拉多州桑顿建立第二家生产厂,以求硫化物固体电解质材料的生产量力可以新增到每年30吨,相当于将现有产量提高了25倍。该厂预计将于2022年第二季度全面投产。电解质的生产将直接供给即将到来的固态电池生产线。
而且,SolidPower的目标是到2028年电解质材料的产量新增到每年4万吨,相当于为80万辆电动汽车生产固态电池。这些产量不仅自用,还将向外出售。
固态电池方面,2022年开始内部生产100Ah硅负极固态电池,2024年开始启动100Ah硅负极固态电池的外部生产,同时内部生产100Ah锂金属固态电池,2026年及以后启动所有类型固态电池的外部生产,并持续展开内部研发和原型生产。
从电解质和电芯的生产规划可以看出,SolidPower希望在得到合作伙伴认可后将电池生产转移过去,从而能够继续研发,最重要的是能够降低资本支出。
关于聚焦在固态电池的公司而言,要面对的是未来五年到十年极其微小的固态电池需求量,但投入持续高昂,要源源不断的外部资金支持。
而且,电解质材料每GWh要的资本支出远低于电池生产。据SolidPower的数据,假设⽣产等效硫化物基固体电解质为80GWh,每GWh电解质要460万美元的资本支出,而福特和SKInnovation建设129GWh产量要宣布投资114亿美元,相当于每GWh电池制造要8840万美元的支出。也就是说,电池制造的支出是电解质材料的19倍。
SolidPower设计的固态电池产品分三类。
1、硅负极+电解质+NCM811,能够实现如下性能:
重量能量密度:390Wh/kg
体积能量密度:930Wh/l
循环寿命:1,000+
快速充电:15分钟以内(10%至90%)
2、锂金属负极+电解质+NCM811,性能如下:
重量能量密度:440Wh/kg
体积能量密度:930Wh/l
循环寿命:1,000+
快速充电:20分钟以内(10%至90%)
3、锂金属负极+电解质+下一代正极,性能如下:
重量能量密度:560Wh/kg
体积能量密度:785Wh/l
循环寿命:1,000+
快速充电:30分钟以内(10%至90%)
和现有锂电池几乎相同的生产工艺