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加快发展无锡固态电池产业的路径研究

作者:周天捷 朱屹林 杨丽玲   文章来源:本站   点击数:340   发布日期:2024-7-22

摘  要  固态电池凭借高安全性、高能量密度和长寿命等优势,逐渐成为未来电池技术的发展方向。目前,上海、深圳、苏州、常州等地已率先对固态电池产业加快布局。无锡新能源产业基础雄厚,抢抓固态电池产业发展机遇能够有效提升无锡新能源产业的关联度和上下游产业匹配度。无锡应立足发展实际,从产业链构建、技术研发创新、政策扶持以及标准建设完善等维度探索培育固态电池产业的有效路径,推动新能源产业高质量发展。

关键词  固态电池;新能源;产业发展;无锡

随着“双碳”目标的不断推进和新能源汽车产业的快速发展,动力电池技术升级和市场应用逐渐成为业界关注的焦点。其中,具有高能量密度、高安全性、快速充电等优势的固态电池作为一种新型的电池技术,已经成为动力电池和新型储能领域重要的发展方向。本文在总结我国固态电池产业发展现状和无锡固态电池产业发展形势的基础上,为无锡抢抓新能源发展机遇,加快发展培育固态电池产业提出建议。

一、固态电池产业的发展

(一)产业发展趋势

固态电池根据内部液态电解质的含量可分为半固态、准固态和全固态三种形式。与传统锂离子电池相比,固态电池采用固态电解质代替液态电解质,具有不可燃性、高离子电导率和高稳定性等特性。因此,固态电池被普遍认为是动力电池和新型储能领域重要的发展方向之一。

1.从技术趋势来看,固态电池技术的先进性被广泛认可。全球发达国家争相抢占技术制高点,在动力电池和新型储能领域,更是呈现出“百家争鸣”的局面,涌现出氢燃料电池、锂离子电池、压缩空气储能、液流电池、飞轮储能、镍氢电池、钠离子电池、固态电池等技术创新。其中,固态电池被认为是一种理想的电池技术,其关键性优势在于轻便、充电速度快、安全性高、循环寿命长,特别是为新能源汽车领域带来了革命性的技术创新。固态电池技术的先进性得到业内广泛认可,被认为是新能源汽车动力电池的“完美”解决方案。

2.从产业前景来看,固态电池产业市场空间较大。随着新能源汽车为代表的固态电池产业链下游以及相关产业的迅速发展,固态电池的市场需求在持续增长。2023年,我国固态电池市场规模达到了100亿元,预计到2030年将达到200亿元以上。2023年以半固态为代表的固态电池技术开始进入量产、装车的落地产业化阶段,而全固态电池技术也有望在2030年实现产业化,固态电池出货量复合增速预计可达80%。

3.从产业链布局来看,固态电池是提升新能源产业链完整性的重要环节。目前,我国新能源产业进入快速发展期,新型储能产业形成了较长的产业链。固态电池产业具有技术优势,能够拓展新能源应用场景,提升新能源消纳能力。打通关键材料、电池装配、整车制造等产业链上下游合作,对提升新能源产业链一体化发展水平有着重要作用。尤其针对下游新能源汽车行业,动力电池作为新能源汽车产业链的核心,其性能和质量直接影响整车的性能和使用效果,新型固态电池技术的发展能够打破新能源汽车产业发展的关键瓶颈,壮大新能源汽车的产业规模。

4.从风险与挑战来看,需要警惕技术性风险和不确定性因素。固态电池产业化仍然处于起步阶段,需要对其技术更新、发展态势和产业化进程进行长期的评估。首先,要充分考虑固态电池成本因素。其次,固态电池技术仍然存在不稳定风险以及路线变更的不确定性。一方面,技术整体还不够成熟,在电导率、界面阻抗和稳定性方面需要不断进行基础研究和技术创新。另一方面,电池材料本身就存在体系革新变化较快的特点,可能存在新的电池技术出现替代或者延缓固态电池开发落地的情况。

(二)产业竞争格局

全球范围内对固态电池产业的布局在不断加快,主要发达国家均把固态电池领域列入远期发展目标,竞争愈发激烈。例如,欧盟计划于2025年推出200Wh/kg电池、2030年推出250Wh/kg镍锰钴混合氧化物电池;日本力争2030年实现全固态电池商业化。国内多地也呈现出积极发展的态势,北京、上海、深圳、苏州、常州等地已经在技术研发、产业化项目投建、基地建设等方面取得了实质性进展。

1.从区域分布情况来看,固态电池产业主要分布在广东、北京、上海、江苏等地区。这些地区有着强劲的经济和科研实力,新能源产业相关的上下游产业链也相对完整,为固态电池产业的快速发展提供了深厚的产业基础和良好的研发保障。

2.从城市竞争格局来看,北京、上海、深圳、苏州、常州等城市已经具备较强的先发优势。在研发实力上,北京、上海、深圳、苏州、常州等城市固态电池专利申请数量常年位列全国前十。在产业化方面,上海、深圳、苏州、常州等城市已经具备全产业链发展的基础和产业化发展平台。

3.从产业研发来看,固态电池存在着较高的技术门槛。产业的发展同研发实力高度挂钩,形成了高校、研究院所与企业在加快推进产业化提速上共同发力的格局。中科院多家研究所、清华大学、北京大学、电子科大、中南大学等各大科研力量均在寻求与重点企业和地方政府的积极合作,大力推进固态电池关键材料、电芯制造及装备制造等技术研发,研究覆盖了固态电池产业链环节的各个技术领域。

二、无锡固态电池产业发展情况

(一)产业发展现状

1.产业化处于起步阶段。无锡新能源产业起步较早、基础雄厚,已形成光伏、风电、储能、氢能、新能源汽车等相对完备的产业链。在动力电池领域,无锡也已初步覆盖电池材料端、电池生产端、设备端、下游应用端等产业链配套发展格局,并已聚集了远东电池、远景动力、松下能源、安普瑞斯、上汽大通、中车新能源等优势企业20余家。但是在固态电池这一细分领域,无锡尚处于起步发展阶段。目前,无锡围绕产业链上游和中游环节规划布局多个固态电池项目,如蜂巢能源固态电池研发项目、宜锂固态电池正极材料项目、安普瑞斯半固态技术路线项目、力神半固态全固态电池技术研发项目、捷登半固态电池及储能基地项目、天华新材料产业园暨固态电池正极材料项目等。但仅有蜂巢能源、宜锂科技、天华固态电池正极材料3个项目进入开工阶段,其余项目还处在实验室研发和产业规划阶段,距离落地投产还有较长时间。

2.创新研发水平不断提升。从技术研发来看,无锡企业积极寻求与重点高校和科研院所合作,已经体现出不错的研发实力。其中,蜂巢能源与中科院宁波材料所、华中科技大学正在共同推进全固态电池技术研发,该项目已被列入科技部重点研发课题项目;宜锂科技则是由天目湖先进储能技术研究院孵化而来,有着先天的研发优势;力神电池计划将动力电池研发总部落户锡山区,预计建成国家级动力电池研发中心。从创新平台来看,无锡依托其丰富的公共平台资源,构建了多元化的创新平台体系。这些平台涵盖了公用研发类、检测认证类、流通服务类以及企业研发平台等多个领域,为无锡固态电池产业的创新发展提供了有力支撑。例如,江南大学、无锡学院等公用研发类平台、国信认证无锡有限公司、国家高端储能产品质量检验检测中心等检测认证类平台,为固态电池产品的高质量和安全性提供保证;(无锡)国际新能源大会暨展览会(CREC)、无锡新能源商会、无锡市能源产业协会等行业流通服务类平台,为无锡固态电池产业的交流与合作提供了广阔的空间。

3.拥有广阔发展机遇。虽然当前在长三角城市群中,上海、苏州、常州等地存在先发优势,但未来固态电池存在可观的市场需求缺口,无锡仍可在产业链中寻求差异化竞争,在国内新型储能、新能源汽车等新能源产业领域的发展和业态创新中抢占战略新高地。固态电池产业有“后发快进”“弯道超车”的产业特点和发展趋势,只要抓住当前固态电池产业产能扩张、布局调整的战略机遇和产业化提速的发展风口,无锡就能实现跨越式发展。此外,发展固态电池产业是提升无锡新能源产业关联度和上下游产业匹配度的有效手段。固态电池产业的发展,一方面,可以为新能源汽车动力电池这一关键环节提供支撑,提升无锡动力电池产业集聚度,继而进一步壮大无锡新能源汽车产业规模。另一方面,固态电池技术作为新型储能技术的先进方向之一,可以为无锡面临的储能技术不足、电网消纳能力有限等问题提供新的发展思路。

(二)产业发展存在问题

1.缺少具有带动力的领军企业。相较于上海、苏州、常州等城市,无锡缺少对产业链上下游具有带动作用的领军企业,在产业链整合、技术创新和市场开拓等方面缺乏足够的支撑和引领。例如,上海依托上汽、蔚来汽车、比亚迪等行业领军企业,形成了强大的产业链下游支撑,带动了固态电池产业积极发展;苏州通过布局清陶能源、合源锂创、微格纳米等固态电池行业领军企业,覆盖上游正负极材料、中游电芯及控制系统、下游新能源汽车生产和电池回收等全产业链环节,在苏州工业园区、昆山、常熟等板块形成产业集聚;常州则布局有蜂巢能源等总部型链主企业,在固态电池领域形成了较为完整的产业链和生态圈。

2.研发人才储备相对匮乏。相较于北京、苏州、常州等城市,无锡目前缺乏固态电池领域的高端研发人才和具有影响力的科研院所,难以形成强有力的研发团队。相比之下,北京集聚了北京理工大学、中科院物理研究所和化学研究所、北京科技大学等固态电池领域的领跑高校和科研院所,形成了强大的人才和技术支撑;常州则布局有中科院物理研究所、天目湖先进储能技术研究院等多家固态电池重点科研院所。在人才招引方面,无锡的固态电池人才引育体系尚不完善,缺少针对固态电池人才的引进机制,人才供给与产业需求不匹配。而苏州昆山则依托“头雁人才”计划,大力引进国家级创新创业领军人才等各类固态电池顶尖人才,清陶能源就是由“头雁人才团队”创办并在昆山本地成长起来的行业领军企业。

3.政策支持力度尚显不足。目前,无锡市尚未出台针对固态电池产业的专项政策,导致企业在技术研发和市场推广等方面缺乏政府的有力支持,产业发展速度相对缓慢。与先进城市相比,无锡市在固态电池和储能核心技术研发、示范应用等方面的政策支持力度明显不足。而深圳、常州等地已相继出台了一系列政策措施,明确了对固态电池产业的扶持方向和力度。例如,深圳明确提出了对开展固态电池关键技术攻关突破的资金扶持力度;常州接连出台《关于加快新能源之都建设的实施意见》《“科技创新助力新能源之都建设”专项行动计划(2023—2025)》等政策措施,明确要“把重点打造固态电池产业体系作为常州领跑新能源产业赛道的重要工作”。

三、无锡加快发展固态电池产业的路径

(一)加大全产业链招引力度,积极培育龙头企业

1.分类招引优势资源。打通产业链上下游衔接堵点,培育“龙头企业+专精特新企业+创新型中小企业+小微企业”的优质企业梯队,加快推动固态电池产业在无锡形成集聚。发挥龙头企业示范引领作用,主动招引宁德时代、卫蓝新能源等固态电池行业领军企业,发挥区位优势,吸引上述企业在无锡投资具有前沿技术或者差异化特征的产线。聚焦固态电池及材料上市企业、骨干企业和中小微高成长型企业,分类制定企业培育计划,引导资源、技术、人才、资金等要素向重点企业聚集。

2.全产业链精准招商。根据无锡产业发展实际,细分固态电池产业链赛道。上游材料端,聚焦电解液、隔膜等关键薄弱材料开展专项精准招商;中游设备端,依托先导智能、奥特维等无锡智能装备企业,发展固态电池设备制造领域,利用好其已与松下、索尼、比亚迪、特斯拉等知名电池企业建立的战略合作关系;下游应用端,加强与新能源整车制造商的业务合作,积极引进比亚迪、理想汽车等整车企业入驻,在无锡建立生产基地和研发中心。同时,积极抢占电池回收产业发展先机,加快引进或培育建设若干拥有高水平梯次利用和再生利用技术实力的第三方固态电池回收企业。争取扩链成圈,在无锡打造从材料研发,到新体系电池生产,到新能源汽车、智能终端等应用,再到电池梯次利用、回收处理的固态电池绿色闭环全产业链生态圈。

(二)加快核心技术研发突破,引育领军人才团队

1.加大培育力度,引进固态电池行业领军人才。参考昆山、广州等地经验,推进顶尖人才专项政策,将动力电池等新能源产业相关人才纳入“太湖人才计划”重点支持引进培育的对象。围绕固态电池产业重大需求或关键技术难题,利用好已落地和储备中的项目,引进一批储能领域科技领军人才、优秀青年科技人才和创新创业团队,构建人才链、创新链、产业链“三链融合”体系。

2.助推产学研合作,协同攻关突破前沿技术。聚焦“科技创新+先进制造”,根据无锡固态电池研发进程中的短板开展关键技术研究。加强与高水平科研机构的合作,参考常州溧阳市政府与中科院物理所合作建立天目湖先进储能技术研究院并相继孵化出卫蓝新能源、中科海钠、天目先导等公司的经验做法,在无锡建立固态电池技术研究中心。依托国家高端储能中心(江苏),组织技术协同创新,借助与东南大学、复旦大学、河海大学、江南大学、江苏大学等高校联合建立的研究生工作站,推动固态电池关键材料、储能系统集成等核心技术取得较大突破。鼓励和支持固态电池企业加强创新研发能力,自主开发建立实验室,与科研院校建立创新联合体,开展关键共性技术的联合攻关。

(三)完善企业配套服务体系,加强相关政策扶持

1.发挥政策引导作用,促进产业高质量发展。聚焦引导扶持安全性高、性能更好的新型固态电池,梳理无锡固态电池相关企业的产能、产型及最新投资动向,出台支持固态电池和储能核心技术研发、示范应用等方面的实施意见,为固态电池技术创新和产业发展营造良好环境。制定无锡全市包括固态电池在内的各类动力电池、新型储能领域主要技术发展路线图,明确技术路径、关键节点及资金需求,系统规划上下游企业和项目建设,避免盲目投资、重复建设。针对无锡固态电池及材料产业客观存在的缺链、断链、下游产业规模偏小等问题开展系统调研,广泛听取科研机构、行业组织和重点企业意见,形成有效、实用的行业研究报告。

2.持续优化营商环境,助推项目落地生“金”。优化产业发展环境,从固态电池企业和项目的实际需求出发,围绕促进公平竞争、保护知识产权、资金扶持引导等方面,加快推出针对性强、含金量高的政策措施,增强对固态电池企业和项目落地的吸引力。合理设定补贴标准及门槛,对高端生产环节给予倾向性重点补贴;引入竞争性补贴政策,进一步扶持有真正创新突破能力的固态电池企业和项目,激发良性竞争;实施多元化的补贴策略,适当提高消费环节的补贴强度,维持市场的整体良性循环,为固态电池产业发展创造良好的市场环境。加快推进已签约的产业基地及研发中心等项目生产落地和开工建设,推动项目尽快启动、形成产能。

(四)强化标准化规范化建设,保障安全性环保性

1.紧密对接国内外先进标准。固态电池技术应用广泛,涉及能源、交通、民生等众多领域,需要制定相关的法规和标准来规范行业发展。对接国际产业技术标准和生产标准,围绕动力电池和储能产业关键环节标准缺失问题,探索建立覆盖产业上、中、下游标准规范体系,涵盖固态电池材料的制备、电池组件的组装、电池性能的测试等各个方面。同时,及时跟进国内外对固态电池的先进研究和测评成果,以适应行业的快速发展和技术的更新换代。

2.推动建立统一的安全环保规范。固态电池具有高能量密度,发生故障会引发严重的安全事故。因此,要通过统一的技术和安全标准规范固态电池产品的生产过程,保障固态电池的安全性和环保性;建立固态电池产品测试和认证体系,确保产品在各种环境和使用条件下的稳定可靠。根据技术标准为企业提供技术指导,帮助企业在产品设计和制造过程中,更好预防和解决安全隐患。加强对固态电池生产、储存、运输和废弃物处理等环节的监管,确保固态电池的安全使用和环境友好。

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(作者单位:无锡市发展改革研究中心)

【责任编辑:张卓】

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