撰稿丨馬斯克斯
行業(yè)企業(yè)不斷加快對硫化物全固態(tài)電池的研發(fā)，今年下半年以來好消息紛至沓來。8月下旬，融捷能源宣布，其第二代全固態(tài)電池研發(fā)取得重大進展。該電池采用硫化物電解質(zhì)體系，能量密度高達(dá)450Wh/kg，并已完成多輪實驗室驗證。
8月上旬，上海洗霸公告稱，該公司擬與有研稀土簽署協(xié)議，設(shè)立一家合資子公司，同時將參與競拍有研稀土硫化鋰業(yè)務(wù)相關(guān)資產(chǎn)，包含固態(tài)電解質(zhì)用硫化鋰生產(chǎn)技術(shù)、硫化鋰生產(chǎn)線配套的相關(guān)設(shè)備，用以推動其在固態(tài)電池先進材料領(lǐng)域的業(yè)務(wù)發(fā)展。
更早些時候，今年6月瑞固新材硫化物固態(tài)電解質(zhì)工廠在浙江衢州龍游點火，標(biāo)志著其百噸級硫化物固態(tài)電解質(zhì)量產(chǎn)線進入實際運營階段。
除此之外，近期當(dāng)升科技透露，其硫化物全固態(tài)電池專用正極材料率先實現(xiàn)噸級出貨，相關(guān)產(chǎn)品已導(dǎo)入清陶、衛(wèi)藍(lán)、輝能、贛鋒鋰電、中汽新能等多家固態(tài)電池客戶。天賜材料表示，目前該公司硫化物路線的固態(tài)電解質(zhì)已處于中試階段，計劃在明年完成中試產(chǎn)線建設(shè)，并具備中試量產(chǎn)能力。
在全固態(tài)電池研發(fā)領(lǐng)域，硫化物技術(shù)路線備受行業(yè)追捧，目前寧德時代、億緯鋰能、國軒高科、孚能科技、松下、三星SDI等電池廠商，以及比亞迪、廣汽、一汽、長安、寶馬、福特、豐田、本田等車企，都在積極布局硫化物固態(tài)電池。
“以比能量400Wh/kg、循環(huán)壽命1000次以上為性能目標(biāo)，當(dāng)前行業(yè)內(nèi)全固態(tài)電池技術(shù)路線，向硫化物電解質(zhì)路線聚焦?！睒I(yè)內(nèi)機構(gòu)指出，政策與市場雙重驅(qū)動下，固態(tài)電池在新能源汽車市場將迎來需求爆發(fā)。此外evtol、機器人等新興市場，也帶來了固態(tài)電池的邊際需求。
相比于氧化物、聚合物，硫化物固態(tài)電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率非常高，此特性使其在適配金屬鋰負(fù)極時具備顯著優(yōu)勢。而且硫化物電化學(xué)穩(wěn)定窗口較寬，可以在5V以上；同時它還兼具強度和加工性能、，界面相容性好，是理論上極佳的固態(tài)電解質(zhì)材料。
值得注意的是，硫化物全固態(tài)電池性能雖優(yōu)越，但工藝復(fù)雜且目前成本高昂。業(yè)內(nèi)人士指出，特別是硫化鋰作為硫化物電解質(zhì)主要原材料，是影響硫化物固態(tài)電池性能和成本的關(guān)鍵，而且硫化鋰制備的環(huán)保要求也制約其產(chǎn)業(yè)化進程。
據(jù)招商證券測算，硫化鋰生產(chǎn)工藝難度高，當(dāng)前市價超300萬元/噸，在固態(tài)電池電芯成本占比中超過50%，而傳統(tǒng)鋰電池電解液成本占比僅5%。由于硫化鋰價格居高不下，直接導(dǎo)致硫化物電解質(zhì)成本過高，影響全固態(tài)電池的市場競爭力。
“硫化物電解質(zhì)制備、成膜難度較大，又涉及硫化氫危險品，要求苛刻。上游主要材料硫化鋰，除了技術(shù)、工藝難題，環(huán)評是很大的障礙或壁壘?！睒I(yè)內(nèi)機構(gòu)分析指出，未來幾年全球硫化鋰供需可能持續(xù)緊張。
硫化鋰量產(chǎn)進程提速
當(dāng)下，國內(nèi)外多家企業(yè)都在加大對硫化物固態(tài)電池的布局進度，業(yè)內(nèi)估計2027年全球硫化鋰需求將達(dá)到1000噸，2030年有望達(dá)近萬噸。目前眾多電池產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)都在積極布局硫化鋰，其中不少產(chǎn)品處于中試和下游驗證階段。
天齊鋰業(yè)在半年報中透露，針對下游硫化物固態(tài)電解質(zhì)對硫化鋰的需求，該公司年產(chǎn)50噸硫化鋰中試項目已實質(zhì)落地并動工。據(jù)宣稱，其項目采用自主開發(fā)的硫化鋰制備新技術(shù)、新設(shè)備，具有低風(fēng)險、快速量產(chǎn)的能力。
“在硫化物固態(tài)電池材料領(lǐng)域，公司同時布局硫化鋰和硫化物電解質(zhì)兩類關(guān)鍵材料。”贛鋒鋰業(yè)表示，其硫化鋰產(chǎn)品主含量≥99.9%、D50≤5μm，可滿足高導(dǎo)電性固態(tài)電解質(zhì)材料技術(shù)要求，目前已通過客戶質(zhì)量認(rèn)證，已向多家下游客戶供貨。
據(jù)光華科技透露，目前該公司已經(jīng)具備300噸的硫化鋰相關(guān)固態(tài)電池材料產(chǎn)品年產(chǎn)能。永杉鋰業(yè)表示，該公司正積極開展固態(tài)電池原材料硫化鋰制備工藝的技術(shù)攻關(guān)工作，目前處于研發(fā)階段。天華新能表示，該公司開展硫化鋰材料的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，已經(jīng)送樣至硫化物固態(tài)電解質(zhì)頭部企業(yè)。
硫化鋰主流制備路線可分為固相法、液相法、氣相法三大類。據(jù)恩捷股份介紹，該公司硫化鋰生產(chǎn)工藝目前使用的是固相法中的碳熱還原法，“碳熱還原法在原料和工藝上均具有較高安全性，并且工藝能夠適應(yīng)批量化生產(chǎn)?！痹摴痉Q，其下屬子公司湖南恩捷的百噸級硫化鋰中試線搭建完成，目前產(chǎn)能在爬坡中。
“公司采用固相法工藝路線，用爐子燒，質(zhì)量比較好控制。”泰和科技表示，該工藝流程中不僅要忌水、忌潮氣，也要考慮爐子材質(zhì)，既要耐高溫、又要耐腐蝕，材料選擇比較困難，但現(xiàn)在已經(jīng)解決。目前硫化鋰小試已完成，正處于中試階段。
整體來看，硫化物固態(tài)電解質(zhì)憑借更優(yōu)秀的綜合性能，有望成為全固態(tài)電池的主流選擇。國金證券指出，當(dāng)前硫化鋰尚未實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，看好具備獨特工藝、產(chǎn)品性能突出的企業(yè)。隨著全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化節(jié)奏逐漸加快，前瞻布局硫化鋰的企業(yè)有望受益。