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高能时代2023年Q3期

其他分类其他2023-11-07
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GTC-Power

瞭望高能

共创·共担·共享

2023年Q3期

全固态电池产业化的开拓者

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目录

Contents

主管

主办

高能时代品宣部

顾问

罗明、肖维东

编辑团队

高能时代(珠海)科技有限公司

主编:符霆鑫
内容编辑:刘小渝
视觉编辑:赖星宇

前方高能

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HIGH ENERGY ALERT

采访专栏

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INTERVIEW COLUMN

调研视角

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RESEARCH PERSPECTIVE

知识天地

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KNOWLEDGE WORLD 

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前方高能

2023年Q3期

HIGH ENERGY ALERT

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前方高能

HIGH ENERGY ALERT

7月最新实验室数据,我司研发的1.46Ah全固态电芯,在循环300次后仍可保持84%的容量,展现出出色的循环稳定性,目前已同步至第三方机构测试。值得一提的是,这一数据在国内遥遥领先,其他同行仅停留在20mAh~100mAh小电芯且关键技术无法突破,循环性能较差,难以超过100圈的循环。

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耕耘不辍创未来,电芯研发取得新进展

7月8日,高能时代发展战略委员会正式成立并召开第一次会议。委员会汇聚了国际及国内经济管理学专家、汽车工程领域专家、企业战略管理专家等杰出代表,为全固态电池产业发展群策群力,引领行业创新!

高能时代作为全固态锂电池产业化的开拓者,坚持技术创新、专研核心产品,获得国家级权威媒体平台央视的高度认可,入选“二零二三年度播出品牌”,用实力诠释了行业开拓者的风范。

聚焦锂电新未来,高能时代获央视关注

凝聚发展共识,共话高能未来

前方高能

2023年Q3期

HIGH ENERGY ALERT

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9月21日,高能时代凭借雄厚的研发实力、领先的技术优势以及稳健的商业模式,从上百家参赛企业中脱颖而出,荣获第十二届中国创新创业大赛(广东·珠海赛区)二等奖。
同时,因优异表现,高能时代由珠海市科创局推荐晋级广东省省赛;经过广东省对各市推荐企业的严格选拔,高能时代也脱颖而出将代表广东省出征国赛!让我们一起期待高能的精彩表现!

9月15日,在36氪与东方证券联合举办的第二届“双碳星物种·可持续创新大赛”复赛中,高能从160余家创业公司中脱颖而出,以先进技术优势展现锂电产业蓬勃向上的绿色活力,荣获“Top12强”并晋级决赛!

创业群星竞逐,高能斩获“双碳星物种”Top12强

再传喜讯,高能荣获中国“双创”大赛珠海二等奖

采访专栏

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INTERVIEW COLUMN

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采访专栏

INTERVIEW COLUMN

一段时间以来,全固态电池领域热闹非凡、竞争激烈,
车企、电池企业、甚至其他领域的企业也纷纷入局。
但当热潮褪去,真正能够逾越漫长过程,将实验室样品搬向市场的,
绝不是浮躁和野心,而是先行者与后来者长年累月的坚持与努力。
肖博,作为国内最早探索硫化物全固态电池的先行者之一,
在这一过程中,也走出象牙塔,收获来自商业领域的成长和蜕变。

三、您怎么看待当前阶段全固态电池行业技术的发展?目前行业面临哪些痛点?

      目前全固态电池的三条主流技术路线(聚合物、氧化物、硫化物),大家都很清楚。对于行业而言,哪个方向突破、能解决实际问题,都是好路线。但是以我们的认知来说,硫化物电解质路线会更适合固态电池后续商业化,潜力也更大一些。
      全固态电池要想从实验室走向市场,本身就要经历很长一段路。选择过渡型的半固态技术路线也无可厚非,我们一以贯之的坚定硫化物全固态电池研发路线,更值得敬佩。如何将实验室产品实现量产,这个阶段面临的问题就多了,比如技术指标仍需完善、制造工艺复杂、生产工艺不成熟、制造成本偏高、产业链尚不完整等。
      不过好在我们公司可以依托罗总的资源,在了解尖端设备参数的基础上,与国内设备厂商共同研发。目前电芯测试数据也非常理想,在国内遥遥领先。并且我们的电解质材料有核心技术实现低成本生产,这对我们研发团队来说也是一针“强心剂”。

二、作为国内最早一批研究硫化物全固态电池的博士之一,这一领域处于起步阶段时,您有遇到什么困难吗?

      我是在读博之后,也就是2016年,才开始接触全固态电池,之前从来没有做过,行业内也几乎没有经验可参考。那时候算是从零开始,和轩博一起在课题组一步一步搭建了一个满足全固态电池研发的实验室。这个过程中的问题太多了——不能说“有哪些问题”,应该说“全是问题”。
      首先是材料方面,由于硫化物的特殊性,在常规实验室环境无法进行实验,需要在手套箱系统中完成。那时候设备及测试体系不完备,以至于材料合成过程很艰难,制备的材料也无法正常测试。也正是在解决这些问题的过程中,实现了从零开始,不断完善满足全固态电池研发的实验体系的搭建。
      在手套箱系统搭建方面,几乎没有任何参考标准和落地经验,也没有现成的成熟设备可提供。有部分设备都是和设备厂家一起沟通,按照我们的设计思路定制的非标化设备,实验效果还不错,这也得益于轩博顽强的探索精神和较强设备设计功底。我们算是国内高校中搭建固态电池比较早的一批,相当于是自己一步步摸索出来的。等实验设备体系搭建完成之后,我们才算是真正步入研发正轨。

一、您来到高能时代有什么特别的契机吗?

      来高能时代之前,我在我导师的公司工作,工作还算惬意。之所以来高能,还是源于对公司未来发展前景的信心和对公司价值的高度认可,以及轩博的邀请。轩博是大家非常认可的大师兄,他不仅专业能力强,还极具创业精神。21年6月份的时候,他说这边有个创业机会,公司主要研发全固态电池;而且公司还会有日本固态电池专家加持。从全世界来看,这个创业项目的发展前景和行业影响力都不容小觑,恰好与我的专业方向相契合,于是便怀揣一腔热血来到了高能时代。
      那时工作刚满一年,说实在的,之前都没有想过出来创业。恰巧遇到罗总,既有行业资源和人脉积累,又能提供引进日本先进技术来带动国内产业升级的这个机会,给了我们一个圆固态电池梦的希望和平台。

采访专栏

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INTERVIEW COLUMN

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调研视角

RESEARCH PERSPECTIVE

22岁 数换专业
1940年进入耶鲁大学,先是学古典文学,后转攻哲学,还选修了化学,22岁时从数学专业毕业。

58岁 研发出钴酸锂材料
1980年,研发出锂电池阴极材料——钴酸锂。后索尼采用该研究成果,制成世上首款商用锂离子电池。

75岁 研发出磷酸铁锂材料
1997年,研发出磷酸铁锂电池,比钴酸锂电池更稳定、成本更低。

95岁 打造出全固态电池
2017年,打造出全固态锂电池,更安全更廉价。

古迪纳夫辞世:
他的一生映照着锂离子电池发展史

芝加哥大学

耶鲁大学

麻省理工学院

德州大学

24岁 师从大牛
1946年,攻读物理学专业研究生,物理界大牛克拉伦斯,齐纳是他的导师。

30岁 正式入行
1952年,到麻省理工进行计算机内存材料物理研究,同时接触到能源材料,开始研究锂离子。

当地时间6月25日,2019年诺贝尔化学奖得主、被誉为锂电池之父的约翰·班尼斯特·古迪纳夫(John Bannister Goodenough)去世,享年100岁。

牛津大学

六、今年公司也迎来了许多新同事,作为公司核心研发人员,你有什么想要与大家分享的吗?

      首先,要有研发精神。无论是研发、还是创业,很多时候都不是那么一帆风顺,要有“坐冷板凳”的心态,还要有对技术难题不断钻研和探索的决心与毅力。沉潜心志、不断突破,最终才会有所发现、有所发明、有所成就。
      其次,要坚持自主创新。现在各个企业都在寻求突破,要想在竞争中获得优势,最关键的就是要不断技术创新、自主研发。尤其对我们做研发的来说,一定要志存高远,敢于追求原始创新、独创独有——越是复杂难解的问题,越能为企业筑就“护城河”。
      最后是要有信心,对自己的选择有信心,对公司的发展有信心,对全固态电池这个战略性新兴产业要有信心。真正的科技创新,在刚开始往往没有鲜花与掌声;但只有饱含信心,坚持不懈做下去,才有希望创造出颠覆行业的研究成果,而这是对当初的勇敢与坚持最大的奖励。

五、加入高能时代之后,您有哪些难忘的经历?

      我是21年8月初加入高能时代的。当时公司还位于佛山,很多设备尚未引入,就只有一间孤零零的办公室,看上去还有些“不太正规”。那时,虽然对公司的发展前景充满信心,但也对自己的前途感到不是很明朗。之后,我跟着高能来到珠海,特别是珠海实验室建立之后,一切开始步入正轨,就感到越来越顺畅。尽管之前那段时间相对较短,但记忆很是深刻。
      还有印象比较深刻的就是采购特殊材料的资质办理。在办理资质的过程中,还需要与政府部门打交道,这都是之前没有经历过的。这时我才意识到,做科研和创业差距还是很大的。以前在学校,只需要考虑把东西做出来就行,不用考虑原料的价格,产品的产率及一致性等问题,而现在还要考虑合适的材料购买渠道、供应商的稳定性、如何能够实现产品的低成本批量生产,工艺的优化、废料的处理等。在这过程中,看待问题的角度也逐渐从单一层面向多维角度转变,所以我觉得这段经历也是我加入高能以来很大的收获。

四、对比同行来看,您认为高能时代的优势、市场的机会点体现在哪里?

      首先,我们公司有日本专家加持。众所周知,在全固态电池领域,日本处于引领地位,不仅占据专利优势,且行业成熟度高、供应链健全。其次,高能的先发优势也非常明显,我们是进入固态电池行业比较早的企业。从2021年开始,尤其是来到珠海之后,我们快速推动了谷赫实验室等一系列建设,如今积累了不少经验,小电池的进展也属于比较快的。并且,我们只专注于硫化物全固态电池,相对于其他公司将其作为技术储备或业务分支,我们集中火力攻在这,产业化进度也会快一些。

调研视角

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RESEARCH PERSPECTIVE

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“输”在起跑线上

      故事开始于1946年,二战结束不到半年的那个春天,刚退役的古迪纳夫来芝加哥大学物理系报到。
      当时录取他的面试官有点瞧不上这个“大龄青年”,嘲笑道:“在你这个年纪,科学家早已经做出他们最大的成就了。”
      这话说的没错,牛顿24岁发现万有引力定律,爱因斯坦26岁发现狭义相对论,薛定鄂26岁提出玻动力学。
      而古迪纳夫,24岁开始读硕。
      但他早已对这种“被挡在门外”的感觉习以为常,倒也没被劝
退——他出生在一个父母关系极差、但对他更差的家庭里。按他的说法,自己童年唯一的玩伴是一只名叫Mack的狗。

      在芝加哥这几年,古迪纳夫的研究领域是固体物理。毕业后,他被推荐去了麻省理工的林肯实验室,主攻固体磁性的相关研究。在这里,他第一次接触到了电池,不过当时他研究的是钠硫电池。
      1976年,古迪纳夫“跳槽”到牛津大学,担任无机化学实验室主任。在后来接受《美国化学学会》刊物采访时,他把这次转
折视为新的开始:“我正式成为了一名学者,同时也成为了一名化学家。”

      在别的采访中,他还将自己比喻成“爬行乌龟”。相比许多科学家,他确实走得比较缓慢。但也如他所说,“这种贯穿一生的爬行有可能带来好处,尤其是在你穿越不同领域,一路收集各种线索的情况下。你得有相当多的经验,才能把不同的想法融汇在一起。”
      他的科研生涯持续了很久,有47年。比之更久的则是他的研究成果生命力——任何用到锂电池的产品,都直接受益于古迪纳夫的研究。

      从上世纪70年代“锂离子电池”作为一个概念被提出,到上世纪90年代进入市场,今天生活中几乎所有触手可及的电子产品,路面上越来越多的新能源汽车都离不开它的驱动。
      与人类所有重大的技术突破一样,锂电池的普及是几十年基础科学研究、工程突破和商业驱动相结合的成果。但如果没有几个关键人物的推进,这一切来得会更晚。
      约翰·古迪纳夫就是关键人物之一,作为钴酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂正极材料的发明人,他的研究使锂电池体积更小、容积更大、使用方式更稳定,并推动锂电池实现了商业化,开启了电子设备便携化时代……

调研视角

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彼时,20世纪70年代的石油危机催生了对新能源储能的需求,电池研发形成热潮。在大量的资源投入下,不到十年时间,科学家们就做出了锂电池的所有关键技术:

      1991年,索尼将钴酸锂和石墨结合,开发出了全新的可充电锂电池。这种锂电池一经问世,立刻受到市场欢迎,古迪纳夫因此驰名遐迩。
      但他的脚步并没有就此停止,考虑到钴酸锂价格昂贵的缺点,降低电池成本成为古迪纳夫此后的重要研发方向。
      如今,放眼整个市场,新能源汽车基本都采用三元锂电池和磷酸铁锂电池,而这两个电池技术路线起点都源自古迪纳夫的团队。
      2019年,古迪纳夫、惠廷厄姆和吉野彰共同获得诺贝尔化学奖。97岁的古迪纳夫打破了诺贝尔奖得主年龄最高纪录,也结束了自己的“陪跑”史。颁奖词称“他们创造了一个可充电的世界”,而这个“可充电的世界”则离不开锂离子电池技术的诞生和应用。

1976年,英国科学家斯坦利·惠廷厄姆(Stanley Whittingham)采用硫化钛作为正极材料,金属锂作为负极材料,制成首个锂离子电池,开启了锂时代。
1980年,古迪纳夫发明钴酸锂电池正极,是提升锂电池的安全程度的关键步骤,并提升了电池性能。
1985年,日本科学家吉野彰(Akira Yoshino)发明石墨电池负极,完成了锂电池架构的最后一块拼图。

John.B Goodenough    |    M.Stanley Whittingham    |    Akira Yoshino

三次重要突破,一个可充电的世界

“想让汽车尾气在全世界消失”

      “我想解决汽车的问题。我想让汽车尾气从全世界的高速公路上消失。”2018年,96岁的古迪纳夫接受采访时说,“我希望我死之前能看到这一天。”
      他没有等,而是自己去做。说这话前一年,他和团队成员发表论文,宣布打造“全固态电池”。

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      众所周知,传统液态锂电池在能量密度、安全性等方面都遇到了发展瓶颈;同时,液态电池的负极表面容易形成锂枝晶,刺穿隔膜造成正负极短路,导致电池起火。而全固态电池有望从根本上解决锂电池的安全问题,防止锂枝晶问题的产生,并大幅提高能量密度和充电速度。
      尽管受到质疑,古迪纳夫也没有因为年龄放下研究。直到2022年,他100岁时,还有3篇他是一作的论文发布。而他带领的团队,今年还围绕固态电池发布了6篇论文。

      和过去所有电池研究一样,固态电池依旧是一场反复实验、比拼韧性和时间的研究方向。日本的丰田、日立造船等公司在过去30年尝试了数万种电解质配方,才挑选出几十种材料应用到电池中。
      唯独不同于过去的是,锂电池已经充分展示了商业价值,越来越多的学者、电池企业愿意投入资源研究。
      但这一次,古迪纳夫已经不能继续参与了。6月25日,他在距离101岁生日还有1个月时去世。

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决战固态电池:行业巨头“意气风发”,新势力“强势进场”

      斯人已去,但古迪纳夫的研究仍将延续下去......
      全固态电池因其高能量密度和高安全性的显著优势,引起行业内外广泛关注,被公认为是最具前景的下一代电池技术。全球范围内,各大车企、电池企业、科研机构等都在积极布局,以加速固态电池产业化进程。
      在这场重大技术变革中,必然会诞生扛鼎者,但也注定会充满惊涛巨浪。中国已凭借庞大的应用市场和丰富的资源优势,让众多传统锂电池企业得到快速发展;但目前在硫化物全固态电池的技术储备和研发突破上,与丰田、三星、Solid Power等国际顶尖电池企业尚有差距。而高能时代自创立初期便深耕硫化物全固态电池,且我司集中所有力量于此进行攻坚,起点更高、技术储备更丰富。
      高能时代坚信,一个行业无论如何发展,最终还是会回归市场机制引导的本质,技术是最大竞争力——而激流勇进、抢占制高点的我们,终将会迎来重塑产业新格局的力量与机遇。

日本:

丰田将于2027年向市场投放配备“全固态电池”的电动汽车。
日产将于2028年推出搭载全固态电池的电动车型。
本田计划2024年建设全固态电池示范生产线,并将于2025年至2030年实现装车应用。
松下计划2029年前量产用于小型无人机的全固态电池。

韩国:

三星SDI将在2023年下半年,开始小规模的全固态电池生产和验证,并计划在2027年量产全固态电池。
LG新能源预计于2026年实现全固态电池量产。
SK On计划2025年开发硫化物全固态电池试制品,2029年实现商用化。

欧美:

Solid Power与宝马集团达成合作,第一辆采用全固态电池的宝马原型车计划在2025年前问世。
QuantumScape已获得大众集团的投资,预计固态电池投入使用的时间将在2025年。
Factorial Energy已得到现代、奔驰和Stellantis等重量级汽车企业的支持,计划在未来5年内将固态电池技术引入批量生产。

中国:

我国全固态电池研究起步略晚,正奋力追赶国际领先的技术水平。
当前车企、电池企业、投资机构、高等院校等都在积极布局,以抢占下一代电池技术风口。
纵览全局,当政策、产业、企业和技术都已然就位,高能时代作为行业开拓者,将把握住这次机遇——引领全球电池技术创新,为中国在固态电池技术领域赢得一席之地!

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KNOWLEDGE WORLD  

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      从去年春天开始,社交媒体平台上悄然兴起一股“户外热”,搭帐篷露营和房车旅行等户外运动成为年轻人追捧的新生活方式。便携式户外电源也因此成为了当下3C行业最炙手可热的单品之一。

便携储能“狂飙”时代到来,电池需求大涨

      根据中国化学与物理电源行业协会的数据,户外电源市场一直保持着100%以上的增长率。2016年,全球出货量才5万,2021就超过了480万。综合中金公司研究部等机构的数据,到2026年,全球便携储能的市场规模将达到882.3亿元。

      风口之下,市场对上游组件产品的需求也随之释放。而作为便携式户外电源的核心部件,锂电行业也将获得全新的增长空间......

一个百亿市场的诞生

      便携式户外电源是一种可以在户外携带使用的储能电源设备。它通常是一个小型的、便携式的电池存储系统,可以为电子设备提供电力,例如手机、平板电脑、笔记本电脑、照明设备等。
      这个行业的崛起,不仅仅是露营热兴起的结果;放眼全球,俄乌冲突、全球自然灾害频发等事件同样也触发了户外、应急、离网用电热潮,由此带动产业热度的持续升温。

具体说来,其应用领域十分广泛:

户外露营

随着大健康时代的到来,越来越多的人到户外享受“健康能量”。人们自驾出游、野餐露营、户外拍摄时,都离不开户外电源的支持。便携式户外电源可为手机、平板电脑、笔记本电脑、电热毯、电水壶、移动冰箱、移动空调等设备供电,满足了人们在户外多样化的电力需求。

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知识天地

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移动办公

短视频和直播成为如今最热门的行业之一,拍摄场所也已经不局限于室内。室外进行直播和摄影,最重要的就是各种设备的电量一定要够用,这样才能避免拍摄过程中出现中断而导致多次来回跑。户外接电并不容易,这时若有一台户外便携式储能电源就完全能够满足需求。

灾害救援

随着近年来自然灾害频发,人们的防灾意识显著提升,这一点在日本市场尤为明显,2020年日本防灾协会已将便携储能产品列为防灾安全物资认证产品。以此前的“山竹”台风为例,在自然灾害发生后出现的大面积停电事故时,便携应急电源可提供应急电力,解决灾害缺电、停电、应急救援等电力短缺问题。

家庭应急

日常生活中我们总会遇见家庭停电、企业办公停电、工厂停电等情况,每当这时,户外储能电源能够充当应急备用电来使用,即使突然断电,户外储能电源也能够维持一些基本的家用电器的短时间使用,还能给手机、电脑、路由器等设备供电。

知识天地

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KNOWLEDGE WORLD 

      尽管便携式储能未来拥有巨大的增量空间,但想要在市场占据一席之地也并不容易,越来越多的入局者必会造成激烈的竞争环境,从而加速被淘汰。
      电芯作为便携式户外电源的核心,整体成本占比最高的部分;各企业围绕储能安全、性能、性价比等核心需求,对电芯进行技术创新、快速迭代,将是从市场杀出重围的关键。

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环境监测

环境监测最常用到的就是移动监测车和专业检测设备,以及大气分析仪器这些,由于多数设备需要外来电源供应才能使用或者自身的电池续航能力不强,所以常常需要户外电源的电能支持,环境监测工作才能正常进行下去。户外供电解决了环境监测、地质调查等室外作业的用电问题

市场逐鹿时刻,提升电池性能是关键

便携性:

             应急救灾现场往往需要电源供应的地方距离较远,如果电源设备过重,将会给救援人员带来负担,影响救援效率。因此,轻便的户外电源更加方便携带和使用。

应急领域需求量大,轻量化要求日渐增长

             户外电源在应急救灾中要求能够稳定供电,如果电源设备过重,可能会影响其可靠性和稳定性。轻便的电源设备在使用过程中更加稳定,不易出现故障。

可靠性:

             应急救灾现场环境复杂多变,需要电源设备具有较强的适应性。轻便的户外电源可以更加灵活地适应不同的现场环境,便于救援人员使用。

适应性:

家庭用应急电源增长加大,电芯安全性愈发重视

长途旅行

自驾游是一种独特的旅行方式,它赋予旅行者自由和独立,但也带来了设备电源供应的挑战。而小巧、轻便且多功能的户外电源,恰恰为此提供了一种解决方案。它适合带到任何自驾游的目的地,为各类电子设备提供可靠的电源支持。

便携式储能电源对电芯能量密度要求越来越高

便携式储能电源根据容量可以分为三类:100Wh-500Wh、500Wh-1000Wh、大于1000wh。目前市面上主流的产品为100Wh-500Wh的容量,占比接近50%。但便携式储能电源呈现出高容量占比不断上涨的趋势。100Wh至500Wh容量的产品占比自2016年的74.8%下降至2021年的49.9%,大于500Wh的产品占比从2016年的25.2%上涨至2021年的51.1%。随着锂电池技术的进步,锂电池能量密度得到提升、成本进一步下降,便携式储能电源高容量电芯逐渐成为主流,占比将继续提升。

      受全球地缘冲突、极端气候等事件影响,欧、美地区国家对家庭应急备灾用电的需求显著增加。相关数据显示,全球2020年家庭储能市场规模525亿元,2027年有望达到1848亿美元。
      同时,便携式储能电源的安全隐患一直是悬挂在产业发展之路上的“达摩克利斯之剑”,亟需对储能电芯的安全性多加重视。

全固态电池:便携式储能的破局之路

      “双碳”风潮下,储能的战略定位和核心价值已成行业共识。而便携式储能作为锂电池在储能领域的又一创新举措,凭借绿色无污染、操作简便等优点,得以精准“狙击”低碳新时代电力需求市场的消费痛点。锂电企业纷纷开始将目光投向这一赛道,以期在提前卡位获得先发优势的同时,为公司打造全新的增长曲线。作为新能源全固态锂电池领域的隐形冠军企业,高能时代自然也当仁不让!

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      目前,高能时代已与多家便携式移动储能企业达成合作意向并进行电池检测,均获得良好反馈。接下来我司将继续加快产业化步伐,与客户一道推动采用全固态锂电池的便携储能产品快速投入市场。      
      储能风至,高能将起。相信在强大技术研发实力的加持下,高能时代将借便携式储能发展之东风,蓬勃生长、一路向上!

知识天地

KNOWLEDGE WORLD 

      从底层逻辑来看,便携储能行业的核心竞争力,从来不是盲目追求市场份额的价格比拼,而是对客户需求的洞察和硬科技实力的对决。而伴随锂电技术不断发展,集高安全、高能量密度、长循环寿命、宽温度性能等优势于一体的全固态电池,也将引领储能产品往安全、高能量密度、轻量化、大容量等客户需求的方向不断迭代,因而也被认为是行业破局的关键。

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