日前，國(guó)軒高科舉辦了第十一屆科技大會(huì)。大會(huì)上，國(guó)軒高科宣布三元半固態(tài)電池已經(jīng)裝車應(yīng)用，電池包容量可達(dá)160KWh，能量密度260Wh/kg。
根據(jù)國(guó)軒內(nèi)部人士向電駒透露，這款半固態(tài)電池目前已獲得客戶定點(diǎn)，并即將裝車于一款高端車型。該款車的續(xù)航里程 1000 公里，百公里加速時(shí)間 3.9 秒。不過，具體是哪個(gè)品牌以及哪款車型，國(guó)軒方面暫未透露。而有媒體爆料：這款半固態(tài)電池會(huì)用在高合的旗艦車型上。
國(guó)軒方面還表示，其他能量密度更大的半固態(tài)電池也在路上。根據(jù)國(guó)軒高科工研院副院長(zhǎng)張宏立的介紹，公司研發(fā)的360Wh/kg三元半固態(tài)電池將在今年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。同時(shí)，400Wh/Kg的三元半固態(tài)電池目前在公司實(shí)驗(yàn)室已有原型樣品。
2022年，半固態(tài)電池量產(chǎn)上車的元年
事實(shí)上，不只是國(guó)軒，眾多電池廠商和車企紛紛宣布了半固態(tài)電池量產(chǎn)上車的計(jì)劃。而2022年，可以說是半固態(tài)電池量產(chǎn)上車的元年。
今年3月份，在中國(guó)電動(dòng)汽車百人論壇上，衛(wèi)藍(lán)新能源首席科學(xué)家、創(chuàng)始人李泓透露，衛(wèi)藍(lán)新能源正在與蔚來合作，計(jì)劃基于蔚來ET7推出單次充電續(xù)航1000km的混合固液電解質(zhì)電池，且該電池最早預(yù)計(jì)于今年年底，或明年上半年開始量產(chǎn)。
據(jù)了解，在蔚來ET7上，其電池包容量將達(dá)到150kWh，系統(tǒng)能量密度為360Wh/kg。
2022年1月22日，東風(fēng)-贛鋒高比能固態(tài)電池（實(shí)為半固態(tài)）E70示范運(yùn)營(yíng)車在江西省新余市首發(fā)，首批投放的50臺(tái)東風(fēng)風(fēng)神E70完成交付。
據(jù)悉，該款電池能量密度與目前主流三元電池類似，能量密度在260Wh/kg附近，與國(guó)軒剛剛發(fā)布的半固態(tài)電池幾乎一致。
另外，在產(chǎn)品路線規(guī)劃方面，贛鋒鋰電第二代固態(tài)電池單體能量密度將達(dá)到360Wh/kg，而第三代固態(tài)電池能量密度將達(dá)到420Wh/kg。在產(chǎn)品迭代上，贛鋒鋰電與國(guó)軒也是出奇的相似。
2022年1月13日，孚能科技在與投資者互動(dòng)時(shí)表示：“公司第一代半固態(tài)電池（能量密度330Wh/Kg）送樣給整車廠客戶獲得了良好反饋。”據(jù)了解，目前孚能科技的產(chǎn)品主要供應(yīng)給奔馳。
除了贛鋒鋰電、衛(wèi)藍(lán)新能源、國(guó)軒高科，據(jù)了解，目前寧德時(shí)代、比亞迪、孚能科技、蜂巢能源等國(guó)內(nèi)電池廠商，以及大眾、豐田、本田、寶馬、松下等國(guó)際巨頭均在固態(tài)電池和半固態(tài)電池領(lǐng)域有所布局。
可以看到，自2022年以來，關(guān)于半固態(tài)電池量產(chǎn)上車的信息不斷曝出。而2022年，堪稱是半固態(tài)電池量產(chǎn)上車的元年。
半固態(tài)電池將加速淘汰燃油車
對(duì)于半固態(tài)電池的量產(chǎn)上車，不少業(yè)內(nèi)人士分析認(rèn)為，這將勢(shì)必將加速淘汰燃油車。
眾所周知，如今眾多車企都在爭(zhēng)分奪秒，推出全面的電動(dòng)化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略。而歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，更是明確了“禁燃令”的時(shí)間表。
比如英國(guó)由原先的2040年，一下子“縮減”十年，提前至2030年。由此可見，對(duì)于這類燃油汽車“淘汰”的強(qiáng)大決心。
和英國(guó)一樣在2030年前禁售燃油車的國(guó)家還有6個(gè)，為丹麥、德國(guó)、冰島、斯洛文尼亞、瑞典和荷蘭。而其中挪威更早，為2025年。
至于中國(guó)方面，在2021年5月的時(shí)候，我國(guó)也在《中國(guó)傳統(tǒng)燃油車退出時(shí)間表研究》報(bào)告中提到，有望在2050年全面實(shí)現(xiàn)燃油車退市.....
從時(shí)間表來看，全球主流國(guó)家離禁燃也就10年-20年的時(shí)間。那么，想要加速燃油車的淘汰，純電動(dòng)車在技術(shù)上就必須實(shí)現(xiàn)質(zhì)的突破。至少保證純電動(dòng)車在安全性上足夠穩(wěn)定靠譜的同時(shí)，在用車體驗(yàn)方面，要做到和燃油車無異。
而半固態(tài)電池的到來，將為純電動(dòng)車的安全性和續(xù)航等方面帶來重大的突破。從而加速淘汰燃油車。
半固態(tài)電池的四大優(yōu)勢(shì)
首先，我們來簡(jiǎn)單交代下半固態(tài)電池和全固態(tài)電池的概念。
所謂的固態(tài)電池，顧名思義，電池內(nèi)部的正極材料，負(fù)極材料，電解質(zhì)均采用固體材料，同時(shí)去掉了隔膜的一類鋰電池。它又可以分為全固態(tài)鋰離子電池和全固態(tài)金屬鋰電池。目前研究基本傾向于全固態(tài)金屬電池。畢竟金屬鋰的能量密度為3860mah/g，約為碳的10倍。
相較之下，半固態(tài)電池通俗地說就是是固液混合電解質(zhì)電池，是指任一側(cè)電極不含液體電解質(zhì)，另一側(cè)電極含有液態(tài)電解質(zhì)的電池?；騿误w中固體電解質(zhì)質(zhì)量或體積占單體中電解質(zhì)總質(zhì)量或總體積之比的一半。
簡(jiǎn)單來說，半固態(tài)電池就是液態(tài)鋰離子電池與全固態(tài)鋰電池的折中方案。
其次，我們?cè)賮砜纯窗牍虘B(tài)電池有哪些優(yōu)勢(shì)？
1、續(xù)航更長(zhǎng)
液態(tài)鋰離子電池的能量密度上限被公認(rèn)為300Wh/kg-400Wh/kg左右。但事實(shí)上，目前國(guó)內(nèi)純電動(dòng)車，能量密度目前能達(dá)到170Wh/kg、180Wh/kg就已經(jīng)算最優(yōu)秀。
相較之下，固態(tài)電池的能量密度很容易做到300-400wh/kg以上，理論能量密度更高達(dá)700Wh/kg，幾乎是現(xiàn)在最先進(jìn)的鋰電池?cái)?shù)據(jù)的一倍。
傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池中，需要使用隔膜和電解液，它們加起來占據(jù)了鋰電池中近40%的體積和25%的質(zhì)量。而如果把用半固態(tài)電解質(zhì)取代，正負(fù)極之間的距離（傳統(tǒng)上由隔膜電解液填充，現(xiàn)在由半固態(tài)電解質(zhì)填充）可以縮短到甚至只有幾到十幾個(gè)微米，這樣電池的厚度就能大大地降低。
更小的電池體積，意味著可以放置更大容量的電池，提高續(xù)航表現(xiàn)，或者也能夠帶來駕乘空間的提升。
2、不怕低溫、解決續(xù)航打折和衰減問題
傳統(tǒng)液態(tài)鋰電子電池在低溫情況下，電池中的電解液會(huì)變的粘稠，電池中的內(nèi)阻會(huì)增加，導(dǎo)致鋰離子的運(yùn)動(dòng)速度變慢，因此會(huì)影響電池性能和容量揮發(fā)。這也是為什么現(xiàn)在純電動(dòng)車一到冬天，續(xù)航就會(huì)大幅度打折。
而半固態(tài)電池中采用了固體電解質(zhì)，固態(tài)形式的電解質(zhì)不會(huì)因?yàn)榈蜏囟绊戨姵匦阅?。從而有效解決了純電動(dòng)車冬季續(xù)航打折問題。
3、安全性更高
液態(tài)電池的安全性能始終是行業(yè)關(guān)注的一大焦點(diǎn)，針刺試驗(yàn)幾乎成為了每一場(chǎng)電池新技術(shù)發(fā)布會(huì)的“保留節(jié)目”，而其液態(tài)電解液也被看作起火自燃事故背后的元兇。相較之下，半固態(tài)電池或固態(tài)電池沒有液態(tài)物質(zhì)，或液態(tài)物質(zhì)大幅度減少。因此當(dāng)發(fā)生損壞、被穿刺時(shí)，將有效避免了自燃或者產(chǎn)生爆炸等情況。
以孚能科技的已量產(chǎn)的第一代半固態(tài)電池為例，該電芯已通過第三方測(cè)試認(rèn)證：引入半固態(tài)凝膠電解質(zhì)能顯著降低針刺過程電池溫度，可通過100%SOC刺穿測(cè)試。
4、使用壽命更長(zhǎng)
根據(jù)可查資料顯示，目前半固態(tài)電池常溫循環(huán)2000次，容量保持率85%以上，同等條件下普通液態(tài)電池循環(huán)1200次，容量保持率只在80%左右。換言之，在電池壽命方面，半固態(tài)電池相比普通液態(tài)電池更長(zhǎng)。這也意味著在二手車保值率上，擁有半固態(tài)電池的純電動(dòng)車無疑更高。
因?yàn)橛幸陨线@些優(yōu)勢(shì)，半固態(tài)電池對(duì)比現(xiàn)在的液態(tài)鋰離子電池，在續(xù)航、安全性、二手車保值率方面，都會(huì)有質(zhì)的提升，同時(shí)讓產(chǎn)品性能徹底超越燃油車。
相比全固態(tài)電池贏在時(shí)間和成本
大眾汽車曾表示，固態(tài)電池是未來新能源汽車的動(dòng)力電池。
固態(tài)電池在能量密度、輸出電流穩(wěn)定性、服役壽命、體積等方面均具備優(yōu)勢(shì)，而最突出的優(yōu)勢(shì)便是安全性及續(xù)航里程：固態(tài)電解質(zhì)不可燃、耐高溫、無腐蝕、不揮發(fā)；另外數(shù)據(jù)顯示，其續(xù)航時(shí)間可達(dá)傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池的2-3倍。
然而，即使如此，固態(tài)電池的實(shí)際情況可能并沒那么樂觀。
此前，專注新能源、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域的韓國(guó)研究機(jī)構(gòu)SNE發(fā)表了一篇文章，給固態(tài)電池的量產(chǎn)落地潑了一盆冷水。
SNE公司在今年的“下一代電池研討會(huì)”（Next Generation Battery Seminar (NGBS)）上，對(duì)全固態(tài)電池展開了討論。該公司認(rèn)為，依目前的情況來看，全固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化還存在諸多問題，可能在2030年前都很難實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。
主要原因，有以下兩點(diǎn)：
1、成本太高
之所以量產(chǎn)極具困難，很重要的原因是固態(tài)電池的成本太高。
第一，是原材料的成本太高，比如鋰硫化物的價(jià)格是碳酸鋰的5-10倍左右；
第二則是全固態(tài)電池對(duì)于生產(chǎn)環(huán)境與原材料純度的要求太高，導(dǎo)致對(duì)于生產(chǎn)設(shè)備的投資較高。
基于以上這些情況，SNE預(yù)計(jì)全固態(tài)電池的成本至少是鋰離子電池的兩倍。
相比之下，半固態(tài)電池可兼顧液態(tài)電池和全固態(tài)電池的性能優(yōu)勢(shì)，可以最大程度兼容現(xiàn)有工藝、設(shè)備及材料，具備快速落地的可能。
據(jù)了解，衛(wèi)藍(lán)新能源已于去年實(shí)現(xiàn)半固態(tài)電池量產(chǎn)和批量銷售，之所以能快速推向市場(chǎng)，就是因?yàn)楸M可能地借用現(xiàn)有液態(tài)電池裝備和工藝，其中僅有10%-20%的工藝設(shè)備要求不同，主要包括固態(tài)電解質(zhì)膜引入、原位固化工藝、負(fù)極一體化工藝等。
換言之，半固態(tài)電池在裝配上與現(xiàn)有液態(tài)電池生產(chǎn)線有超過80%的兼容性，剩下20%可以通過生產(chǎn)線改造完成，不需要大改就能實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?、自動(dòng)化和高效量產(chǎn)。
此外，國(guó)軒內(nèi)部人士向電駒透露，目前國(guó)軒的半固態(tài)電量產(chǎn)產(chǎn)線已在緊鑼密鼓建設(shè)中，預(yù)計(jì)明年上半年正式投產(chǎn)。而隨著產(chǎn)能不斷提升，其制造成本也會(huì)隨之降低。
2、技術(shù)難度太大
除了成本之外，全固態(tài)電池目前仍有不少的技術(shù)瓶頸。
據(jù)了解，全固態(tài)電池如果從電解質(zhì)的角度來分類，大致可分為硫化物基、氧化物基和聚合物基三類。根據(jù)SNE的報(bào)告，其每一類電解質(zhì)都存在著不同的技術(shù)問題。
硫化物基電解質(zhì)具有較好的離子電導(dǎo)率，但化學(xué)穩(wěn)定性較差，在潮濕環(huán)境下易與空氣中的水和氧氣發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生有毒氣體硫化氫。
氧化物基電解質(zhì)雖然在空氣中具有更好的穩(wěn)定性，但對(duì)制造工藝要求很高，需進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)陶瓷工藝生產(chǎn)，這種制造方法能耗高且耗時(shí)長(zhǎng)，且超薄固體電解質(zhì)片的形式，在批量生產(chǎn)上更是十分困難。
而聚合物基電解質(zhì)相對(duì)于其他兩種電解質(zhì)材料而言要容易制造的多，但問題在于，這類電解質(zhì)在室溫下只能提供10-7S/cm離子電導(dǎo)率，甚至遠(yuǎn)低于液態(tài)電解質(zhì)10-3S/cm的常規(guī)離子電導(dǎo)率。此外，聚合物基電解質(zhì)的耐高壓性也較差，只能適配磷酸鐵鋰陰級(jí)，限制了應(yīng)用聚合物基電解質(zhì)電池的能量密度。
對(duì)此，有不少技術(shù)專家認(rèn)為，完全沒有電解液的全固態(tài)電池目前技術(shù)上還達(dá)不到。但是，兩年內(nèi)將車用半固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化是有可能實(shí)現(xiàn)的。
半固態(tài)電池或是未來十年的主流?
一個(gè)技術(shù)完全意義上的成功，應(yīng)該是能否量產(chǎn)？能否普及？這其中的關(guān)鍵點(diǎn)就是成本。
如今純電動(dòng)車市場(chǎng)份額不斷增長(zhǎng)，很重要的一個(gè)原因除了諸如續(xù)航、充電等技術(shù)的不斷突破之外，還有成本的降低。
中國(guó)電池產(chǎn)業(yè)研究院院長(zhǎng)吳輝認(rèn)為，經(jīng)濟(jì)性決定了產(chǎn)品量產(chǎn)程度。這也是很多業(yè)內(nèi)人士并不看好固態(tài)電池的原因。甚至有業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為：全固態(tài)電池沒戲，半固態(tài)電池才是未來十年的主流。
對(duì)此，浙江鋒鋰新能源總經(jīng)理許曉雄表示，固液混合的半固態(tài)電池或是動(dòng)力電池領(lǐng)域的終級(jí)路線。
“以走向產(chǎn)品為目標(biāo)，從能量密度、倍率、循環(huán)、工作溫區(qū)、安全性、量產(chǎn)能力和成本七個(gè)維度對(duì)比半固態(tài)電池與傳統(tǒng)液態(tài)電池性能，雖然半固態(tài)電池每一項(xiàng)指標(biāo)不能達(dá)到完美，但有均衡綜合優(yōu)勢(shì)。”許曉雄進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)：“全固態(tài)電池低溫性能、成本、規(guī)模量產(chǎn)還難以突破，因此全固態(tài)電池不一定用得上?！?/p>
其實(shí)，換我們可以換個(gè)角度來看。我們之所以希望電池領(lǐng)域能夠不斷取得突破，很重要的是一個(gè)原因是目前傳統(tǒng)的液態(tài)鋰電池并不完美，它的能量密度有限，它的安全性還存在著諸多問題。
據(jù)工信部公布的《中國(guó)制造2025》中對(duì)電池技術(shù)的相關(guān)指導(dǎo)意見，到2025年、2030年兩個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)，動(dòng)力電池單體能量密度需達(dá)到400Wh/kg、500 Wh/kg。而目前占車載電池主流份額的液態(tài)鋰離子電池，就算在最新技術(shù)的加持下，也很難突破400Wh/kg的能量密度上限。
但是，從目前已經(jīng)量產(chǎn)的半固態(tài)電池來看，其在電池能量方面已經(jīng)有了很大的突破。比如國(guó)軒高科的260Wh/kg半固態(tài)電池，其續(xù)航就可以突破1000km。
我們可以想象，當(dāng)半固態(tài)電池能量密度突破400Wh/kg時(shí)，未來續(xù)航還會(huì)更大的提升。甚至突破1500km、2000kmye也并不是沒有可能。到時(shí)，對(duì)于用戶而言，純電車不再有續(xù)航焦慮的問題，而是“續(xù)航過剩”的問題。
不僅如此，半固態(tài)電池在安全性上，也會(huì)得到進(jìn)一步提升，同時(shí)又不像固態(tài)電池那么高的生產(chǎn)成本以及時(shí)間成本。
那么，既然半固態(tài)電池在性能方面已經(jīng)達(dá)到我們的實(shí)際需求，又何必舍近求遠(yuǎn)再去搞全固態(tài)電池呢？
當(dāng)然，也有一些業(yè)內(nèi)人士對(duì)此有不同的看法。
國(guó)軒一位技術(shù)人士向電駒表示，不同使用情景對(duì)產(chǎn)品的續(xù)航有不同的要求，不斷提高續(xù)航是適應(yīng)不同使用情景需求的基本前提。此外全固態(tài)電池技術(shù)相比半固態(tài)，理論上還有更高的安全優(yōu)勢(shì)。因此，國(guó)軒仍會(huì)積極投入研發(fā)資源，推動(dòng)全固態(tài)電池應(yīng)用落地。
在國(guó)軒看來，技術(shù)是永無止境的。國(guó)軒手里已經(jīng)有了可以隨時(shí)量產(chǎn)上車的半固態(tài)電池，同時(shí)下一代電池也即將落地。已經(jīng)形成技術(shù)護(hù)城河的國(guó)軒，并不介意繼續(xù)投入全固態(tài)電池的研發(fā)和量產(chǎn)落地，將自己的護(hù)城河挖的更深一點(diǎn)。
電駒小結(jié)
一方面，半固態(tài)電池能夠?yàn)殡妱?dòng)車帶來更高的續(xù)航，更優(yōu)秀的安全性，解決了用戶的續(xù)航焦慮。而另一方面，結(jié)合當(dāng)下400V快充，甚至800V快充的普及，屆時(shí)純電動(dòng)車將完全告別充電焦慮，出行便捷體驗(yàn)與傳統(tǒng)燃油車幾乎一致。
到那時(shí)，李斌口中的那句“我不理解為什么還有人買燃油車”，余承東所言的“買燃油車就跟買功能機(jī)”，才可以談得上言之有據(jù)。
對(duì)此，大家怎么看呢？不妨在下面留言評(píng)論，說出您的想法吧。
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