中國儲能網(wǎng)訊：近段時間以來,固態(tài)電池的熱度不斷提升。
4月8日晚,智己汽車一場頗具爭議的發(fā)布會,將智己L6推向輿論的風口浪尖。同時,其“超快充固態(tài)電池首次量產(chǎn)上車”同樣引發(fā)了行業(yè)諸多議論。
“智己L6 Max光年版車型搭載了第一代光年固態(tài)電池,該電池具有安全性能高、電池不爆炸、能量密度大、續(xù)航高等特點?！敝羌浩嚶?lián)席CEO劉濤透露稱,搭載固態(tài)電池的智己L6 Max光年版車型,預(yù)售價格將不超過33萬元。
不過,有觀點認為,上汽智己“超快充固態(tài)電池”僅為“半固態(tài)”,與行業(yè)所理解的“全固態(tài)電池”有所差異。換言之,上汽智己無非是玩了一個文字游戲。
另一邊,廣汽埃安旗下昊鉑品牌宣布昊鉑“全固態(tài)”電池即將亮相,將于4月12日發(fā)布。據(jù)悉,該電池采用100%固態(tài)電解質(zhì),具備超高能量密度、超強本征安全(主要指單體安全),超寬使用溫域等特點,并已經(jīng)“從實驗室走向量產(chǎn)應(yīng)用”。
從液態(tài)電池走向半固態(tài)、全固態(tài)電池,最核心是電解質(zhì)的改變。從液態(tài)電池到固態(tài)電池,需要通過改變化學材料,來提升能量密度、安全性能等,但是從無論技術(shù)、成本還是制造工藝上,都并非易事。業(yè)內(nèi)普遍預(yù)判,2030年固態(tài)電池才能真正實現(xiàn)量產(chǎn)。
因此,智己汽車在獲得流量的同時,也在接受著“行業(yè)首創(chuàng)”還是“文字游戲”的質(zhì)疑。無論如何,這輪爭議再次引發(fā)輿論高潮,固態(tài)電池時代要提前到來了?
全固態(tài)or半固態(tài)?固態(tài)電池上車爭議
與液態(tài)電池相比,固態(tài)電池之所以備受關(guān)注,因為其具有高能量密度和高安全性、體積小、寬溫區(qū)運行等諸多顯著優(yōu)勢,是下一代高性能鋰電池重要代表。
我們進行橫向?qū)Ρ?就能看到固態(tài)電池的優(yōu)勢。磷酸鐵鋰電池能量密度一般為100—160Wh/kg,三元鋰電池能量密度通常為150—350Wh/kg,固態(tài)電池能量密度則為400-900Wh/kg。從目前來看,傳統(tǒng)液態(tài)電池的能量密度已經(jīng)接近350Wh/kg的理論極限,提升空間也已經(jīng)十分有限。
從續(xù)航里程表現(xiàn)來看,電芯能量密度為270—320Wh/kg的車輛,滿電狀態(tài)下預(yù)計續(xù)航里程為600—700km。而搭載固態(tài)電池的車型續(xù)航里程表現(xiàn),則能帶來更大的驚喜。
以智己L6 Max光年版搭載的固態(tài)電池為例,其單體能量密度達到368Wh,續(xù)航可以達到1000km。同時,該固態(tài)電池可實現(xiàn)高溫不可燃、減少穿刺短路的同時,峰值充電功率達400kW,充電12分鐘續(xù)航增加400km。
真鋰研究創(chuàng)始人墨柯強調(diào),固態(tài)電池最大的優(yōu)勢在于安全性。由于固態(tài)電池使用固態(tài)電解質(zhì),不同于液態(tài)電解質(zhì)那般容易燃易爆。安全性的提升,還能帶來電池包能量密度的增加,因為可以減少為安全考慮而預(yù)留的空間和重量。
智己汽車表示,這一“超級電池”,還是行業(yè)內(nèi)首個具備超快充能力的量產(chǎn)級固態(tài)電池。通過采用自研的“高離子電導率、耐高溫固態(tài)電解質(zhì)”,以及“干法固態(tài)電解質(zhì)層一體成型”技術(shù),電芯整體內(nèi)阻大幅下降,獲得超快充性能。高新技術(shù)還解決了硅基材料高膨脹問題,并保證固態(tài)電池的穩(wěn)定性、循環(huán)性能和安全性能。
不過,上汽智己“超快充固態(tài)電池”卻被爭議為“偽固態(tài)”電池。眾所周知,液態(tài)電池的主要材料是正負極、隔膜和電解液。而固態(tài)電池中,則會分為半固態(tài)電池、準固態(tài)電池和全固態(tài)電池。
其中,半固態(tài)電池是固液混合電解質(zhì)電池,是液態(tài)到固態(tài)電池的過渡產(chǎn)物,可以被目前的液態(tài)電池生產(chǎn)線兼容,通常液體含量10%為半固態(tài)與液態(tài)劃分臨界點,仍舊需要隔膜。
全固態(tài)電池的電解質(zhì)采用全固體材料,不需要隔膜。相關(guān)研究顯示,其固態(tài)電解質(zhì)能夠匹配電容量更大的正負極材料,實現(xiàn)更高的電池能量密度。而且固態(tài)電池安全性突出,可以抵抗熱失控和穿刺等擠壓力。
因此,從上汽智己公布的相關(guān)信息來看,這款上車的電池實為“半固態(tài)電池”。騰勢銷售事業(yè)部總經(jīng)理趙長江就發(fā)布微博提出質(zhì)疑,認為此時“宣傳半固態(tài)車用電池的就是在玩文字游戲”。智己汽車有關(guān)人士則解釋,半固態(tài)電池和準固態(tài)電池目前尚無明確標準,但使用固態(tài)電解質(zhì)肯定可叫作固態(tài)電池,這與使用液態(tài)電解液的傳統(tǒng)電池是兩個時代的產(chǎn)物。
清陶能源是智己L6的動力電池供應(yīng)商,對于這款電池的爭議,他們的態(tài)度則較為謹慎。清陶能源聯(lián)合創(chuàng)始人、總經(jīng)理李崢就直言,“這款固態(tài)電池屬于半固態(tài)電池?！鼻逄漳茉刺岢龉虘B(tài)電池產(chǎn)業(yè)化路徑,第一代固態(tài)電池,即在智己汽車上裝車量產(chǎn)的電池,被稱為半固態(tài)電池;2025年會開發(fā)第二代固態(tài)電池;最終實現(xiàn)第三代固態(tài)電池量產(chǎn),也就是全固態(tài)電池。
而半固態(tài)電池之所以開始上車,與其生產(chǎn)工藝有著較大的關(guān)系。半固態(tài)電池可兼容傳統(tǒng)鋰電池生產(chǎn)工藝,生產(chǎn)設(shè)備基本上可以與鋰電兼容,只需新增加一條專產(chǎn)半固態(tài)隔膜的生產(chǎn)線,生產(chǎn)設(shè)備與液態(tài)電池隔膜的設(shè)備兼容。
半固態(tài)電池要求隔膜的孔徑更大、強度更高,并采用濕法+涂覆的工藝。對比傳統(tǒng)電池,半固態(tài)電池的隔膜無明顯工藝改變,調(diào)整參數(shù)即可。另外,單位半固態(tài)電池對隔膜的需求量沒有變化。
當然,盡管上汽智己的“光年固態(tài)電池”是半固態(tài)電池,但是也讓智己L6擁有超30%的能量密度提升,續(xù)航里程超過1000km,整體實力不容小覷。整體來看,上汽智己搭載的光年固態(tài)電池,讓我們看到了動力電池持續(xù)發(fā)展的前景,開啟了固態(tài)電池上車的第一步。
成本仍是固態(tài)電池商業(yè)化的重大阻礙
根據(jù)液態(tài)電解質(zhì)含量的情況,有行業(yè)人士對固態(tài)電池進行了更為明確的區(qū)分。業(yè)內(nèi)認為,固態(tài)電池的發(fā)展路徑大致可以分為半固態(tài)(5-10wt%)、準固態(tài)(0-5wt%)、全固態(tài)(0wt%)等階段,其中半固態(tài)、準固態(tài)使用的電解質(zhì)均為混合固液電解質(zhì)。
從固態(tài)電池的發(fā)展情況來看,全球范圍內(nèi),全固態(tài)電池還處于研發(fā)和試制階段。而制約全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的主要局限在材料技術(shù)、制備技術(shù)還不夠成熟,生產(chǎn)成本過高。因此,行業(yè)普遍認為全固態(tài)電池距離大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化還需3-5年時間。
固態(tài)電池目前遇到的技術(shù)難題,就是電池的耐久性不夠。因為電池在充放電過程中會反復(fù)膨脹和收縮,在正極、負極和固態(tài)電解質(zhì)之間極易產(chǎn)生裂縫,導致電池性能劣化。
從技術(shù)角度來看,“離子電導率”是固態(tài)電池遇到了技術(shù)難題之一。在固態(tài)電池中,鋰離子主要是通過固體物質(zhì)來傳導,電池中電解質(zhì)的功能是為鋰離子在正負極之間傳輸搭建通道,而決定鋰離子運輸是否順暢的指標被稱為離子電導率。傳導的好壞跟固體物質(zhì)的致密程度密切相關(guān),越致密傳導越好。
也就是說,固態(tài)電池要普及,必須在材料進行突破,之后在提升生產(chǎn)工藝,最后通過大批量生產(chǎn)降低成本等問題。
動力電池行業(yè)人士張強就指出,整車企業(yè)將電池的安全放在第一位,然后是電池的壽命與可靠性,以及成本?！安贿^固態(tài)電池商業(yè)化最大的問題還是成本問題。全固態(tài)電池能量密度再高,主流的電動汽車看重的還是成本。只要固態(tài)電池成本下降,那么應(yīng)該很快就能商用?！?
有數(shù)據(jù)顯示,固態(tài)電池成本高于液態(tài)電池,主要體現(xiàn)在固態(tài)電解質(zhì)和正負極。固態(tài)電解質(zhì)用到的部分稀有金屬原材料價格較高,比如,氧化物電解質(zhì)含鋯、硫化物電解質(zhì)含鍺,銅鋰復(fù)合帶價格1萬元/kg。此外,全固態(tài)對生產(chǎn)工藝、成本和質(zhì)量控制也提出了更嚴苛的要求,生產(chǎn)設(shè)備替換率大,全固態(tài)電池成明顯高于現(xiàn)有液態(tài)電池。
中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會秘書長劉彥龍則表述,全固態(tài)電池的工藝和設(shè)備將發(fā)生巨大變化,電池前段的生產(chǎn)設(shè)備可能都需要重新開發(fā)。認真區(qū)分來看,全固態(tài)電池與半固態(tài)電池、液態(tài)電池是不同的概念,全固態(tài)電池在車輛上實現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用,要等到2030年左右。
2024年,不如說是半固態(tài)電池上車元年
整體來看,半固態(tài)電池便是動力電池從液態(tài)走向固態(tài)的妥協(xié)性產(chǎn)物,也是發(fā)展全固態(tài)電池的一個必然階段。綜合多方信息,與其說2024年是固態(tài)電池發(fā)展的重要年份,不如說是半固態(tài)電池上車元年。
在智己L6“光年固態(tài)電池”上車之前,蔚來、嵐圖等企業(yè)的半固態(tài)電池早已經(jīng)裝車量產(chǎn)。此外,還有賽力斯、高合、哪吒等多家車企都官宣了自己的半固態(tài)電池量產(chǎn)計劃。
動力電池企業(yè)也將半固態(tài)電池上車計劃提上日程。蓋世汽車不完全統(tǒng)計,目前已經(jīng)有包括寧德時代、中創(chuàng)新航、蜂巢能源、輝能科技、贛鋒鋰業(yè)、億緯鋰能、國軒高科等國內(nèi)外十幾家動力電池企業(yè)也都已在布局半固態(tài)電池,并且明確了上車計劃。
固態(tài)電池上車,文字游戲還是未來已來?
根據(jù)相關(guān)機構(gòu)統(tǒng)計統(tǒng)計,截止2023年底,國內(nèi)半固態(tài)電池產(chǎn)能規(guī)劃累計超過298GWh,落地產(chǎn)能接15GWh。2024年將是固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要節(jié)點,年內(nèi)有望實現(xiàn)(半)固態(tài)電池的大規(guī)模裝載應(yīng)用,預(yù)計全年裝機總量將歷史性地突破5GWh大關(guān)。
當然,盡管半固態(tài)電池已經(jīng)邁入商業(yè)化拐點,但是價格依舊還需要進一步下降。蔚來聯(lián)合創(chuàng)始人、總裁秦力洪就透露,一塊150kWh的半固態(tài)電池開發(fā)成本甚至與一輛ET5的成本相當。
換言之,超長續(xù)航半固態(tài)電池的成本仍然非常高昂,從成本角度來考慮,車企估計會以選配半固態(tài)電池版本車型的方式進行推廣。
再回到廣汽埃安昊鉑的視角,如果其全固態(tài)電池真正能做到量產(chǎn)裝車,那么全固態(tài)電池時代提前到來,也許會成為可能。當然,關(guān)于昊鉑汽車100%全固態(tài)電池真正情況,4月12日的廣汽科技日上或許才能水落石出。(蓋世汽車 李爭光)
