2月7日,千億鋰礦巨頭贛鋒鋰業(yè)宣布,控股子公司江西贛鋒鋰電科技股份有限公司(以下簡稱“贛鋒鋰電”)在固態(tài)電池領(lǐng)域獲得新突破,搭載贛鋒鋰電三元固液混合鋰離子電池的純電動SUV賽力斯SERES-5計劃于2023年3月開始交付。
賽力斯官方表示,該款新車搭載的90kWh半固態(tài)電池最大續(xù)航里程(WLTP)為530km。
此消息公布后引發(fā)了廣泛關(guān)注,國內(nèi)固態(tài)電池概念股更是迎來了一波集體狂飆。
而海外關(guān)于固態(tài)電池的最新進展也不斷爆出。幾天前,日本汽車制造商日產(chǎn)(Nissan)宣布,正在全力推出一款裝載全固態(tài)電池的電動車。而此前不久,德國寶馬集團宣布,寶馬將打造全固態(tài)電池中試生產(chǎn)線,2025年推出首輛原型車。
不過,熱潮之下,不少業(yè)內(nèi)人士向澎湃新聞記者指出,囿于性能和成本因素,固態(tài)電池離大規(guī)模在電動汽車和儲能領(lǐng)域上應用,仍有遙遠的距離。固態(tài)電池可以看作未來電池的一種方向,但不能指望其能“一種技術(shù)包打天下”,更不能“為了固態(tài)而固態(tài)。”
“半固態(tài)”、“全固態(tài)”傻傻分不清?
首先,若仔細分辨,贛鋒鋰業(yè)的“三元固液混合鋰離子電池”和日產(chǎn)、寶馬的全固態(tài)電池有著不小區(qū)別。其三元固液混合鋰離子電池也即是“半固態(tài)電池”,被業(yè)內(nèi)認為是介于固態(tài)和液態(tài)之間的一種過渡技術(shù)。
中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應用分會副秘書長陳永翀向澎湃新聞記者介紹,“最早業(yè)內(nèi)只有固態(tài)電池一個單純的概念,即電池使用固體電極和固體電解質(zhì),而不是傳統(tǒng)鋰離子電池中的液體或凝膠電解質(zhì)。”
與傳統(tǒng)鋰離子電池相比,全固態(tài)電池的優(yōu)勢在于具有更高的能量密度,更長的貨架期,并且由于降低了液體電解質(zhì)泄漏和易燃性的風險而提高了安全性。
“但由于固態(tài)電池的一些難題非常難以解決,例如界面阻抗的問題,所以出現(xiàn)了保留部分液態(tài)電解質(zhì)的‘半固態(tài)電池’,其實質(zhì)是在原有的凝膠態(tài)聚合物電池上的發(fā)展。”陳永翀說。
贛鋒鋰電的相關(guān)負責人也告訴澎湃新聞記者,此次搭載在賽里斯車型上的“半固態(tài)電池”中“仍然含有一些液體電解質(zhì)。”但液態(tài)電解質(zhì)的比例到底是多少,該人士表示,“這是企業(yè)秘密不能透露。”
據(jù)了解,贛鋒鋰業(yè)最早搭載半固態(tài)電池的量產(chǎn)車是東風E70,2022年1月,首批50輛東風E70開始進行示范運營。
2022年12月15日,東風旗下嵐圖品牌正式發(fā)布追光轎車,其中82kWh版本搭載的是半固態(tài)電池包,CLTC工況續(xù)航里程為580km,首批新車已經(jīng)于2023年1月13日量產(chǎn)下線,將于今年上半年交付,官方稱之為全球首款量產(chǎn)裝車半固態(tài)電池的車型。
在國內(nèi),除了贛鋒鋰業(yè),半固態(tài)電池的積極參與者還有蔚來汽車、孚能科技、清陶能源、國軒高科等。
蔚來聯(lián)合創(chuàng)始人秦力洪近日表示,搭載150kWh半固態(tài)電池的車型將于今年上半年推出,車型很可能是蔚來ET7,電池來自衛(wèi)藍新能源。2022年11月,衛(wèi)藍新能源在浙江湖州舉行了車規(guī)級固態(tài)動力電芯下線儀式,電池包能量密度為360Wh/kg,充電10分鐘可補充400km續(xù)航。
孚能科技近日表示,目前公司已有半固態(tài)電池產(chǎn)品實現(xiàn)了量產(chǎn)裝車,此前消息顯示,孚能科技的半固態(tài)電池中試樣品能量密度達到330Wh/kg,并且已布局400Wh/kg產(chǎn)品。
此外,清陶能源的半固態(tài)電池產(chǎn)品也將搭載于哪吒U車型中,與上汽合作的車型預計于2023年落地。
去年5月份,國軒高科發(fā)布了能量密度達到360Wh/kg的三元半固態(tài)電池,預計今年實現(xiàn)量產(chǎn),搭載該電池的高合汽車HiPhiX電動車將實現(xiàn)1000公里續(xù)航,以及3.9秒的百公里加速。
不過,一些業(yè)內(nèi)人士表示,目前國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)量產(chǎn)的半固態(tài)電池,雖然名字上跟固態(tài)電池很相似,可實際上反而與當前的液態(tài)鋰離子電池關(guān)系更近。其仍需要電解液和隔膜,產(chǎn)品形態(tài)上并沒有本質(zhì)上的創(chuàng)新,仍屬于改良型的方案。
清陶能源聯(lián)合創(chuàng)始人、總經(jīng)理、高級工程師李崢在去年的公開演講中介紹說,現(xiàn)在清陶已經(jīng)量產(chǎn)的半固態(tài)電池產(chǎn)品,電解質(zhì)的液體含量在10%以下,“電解質(zhì)以氧化物為主,添加聚合物形成復合電解質(zhì),再加上浸潤液體。”李崢說。
“從產(chǎn)線和工藝的角度來說,跟傳統(tǒng)鋰離子電池相比,目前看來有30%的創(chuàng)新。”李崢坦言,“實際上并沒有解決固態(tài)和固態(tài)之間相接觸的界面不夠完美的問題,界面浸潤和黏合形成了工藝壁壘。”
陳永翀則對澎湃新聞記者表示,相較于傳統(tǒng)鋰離子電池,半固態(tài)電池由于使用的液態(tài)電解質(zhì)更少,因此安全性相對更高,由于體積小,能量密度上也有優(yōu)勢。但劣勢主要在于循環(huán)性能較差,低溫時電池的充放電倍率較低,電池在生產(chǎn)中容易表現(xiàn)出不一致性,而成本也相對于液態(tài)鋰離子電池更高。
全固態(tài)電池——只是未來電池技術(shù)的一條路線
反觀國外,車企和相關(guān)電池企業(yè)則似乎跳過了半固態(tài)階段,集中火力進攻全固態(tài)堡壘。
日產(chǎn)負責歐洲研發(fā)的高級副總裁大衛(wèi)·莫斯(David Moss)稱,日產(chǎn)研發(fā)的全固態(tài)電池和現(xiàn)在的液體電解液鋰離子電池相比,成本會降低50%,能量密度提高1倍,并且可提供比現(xiàn)在電池快3倍的充電速度。
日產(chǎn)正在和英國牛津大學合作開發(fā)這項技術(shù),已經(jīng)從紐扣電池開發(fā)到10cm的方形電池。日產(chǎn)計劃在2025年建立并運行全固態(tài)電池試點生產(chǎn)廠,到2026年完成初始技術(shù)的工程設(shè)計,然后在2028年首次應用在汽車上,逐步實現(xiàn)量產(chǎn)。
圖為日產(chǎn)的全固態(tài)電池產(chǎn)品測試線
而根據(jù)寶馬集團的計劃,其合作的Solid Power公司將在2023年向?qū)汃R集團交付全尺寸的全固態(tài)電池用于測試,第一輛采用全固態(tài)電池的寶馬原型車計劃在2025年之前推出,2030年之前將實現(xiàn)全固態(tài)電池的量產(chǎn)。
不過,《日經(jīng)中文網(wǎng)》在一篇最新的文章中最新指出,全固態(tài)電池最初被期待在2020年代前半期就搭載于純電動汽車,但開發(fā)速度緩慢,目前看來,其量產(chǎn)仍然需要邁過三道難關(guān)。
一是如果電極在充放電時膨脹和收縮,與固體電解質(zhì)的界面將分離,性能隨之下降。
二是在固體電解質(zhì)之中,導電離子不易移動。
在固體電解質(zhì)之中,硫化物的離子相對比較容易移動。不過,生產(chǎn)電池和發(fā)生故障時可能會產(chǎn)生有害的硫化氫,這是第三個障礙。
更值得注意的是,日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省在2022年3月的一次官民協(xié)商會議上,針對此前日本企業(yè)“集中投資全固態(tài)電池”的策略進行了罕見的反思。
日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省坦言,由于中韓企業(yè)在現(xiàn)有電池的技術(shù)和競爭力方面超過了日本,“在全固態(tài)電池商用化之前,日本企業(yè)有可能失勢,不得不撤出市場”。會議表示,將對加強液態(tài)電池生產(chǎn)基礎(chǔ)的大規(guī)模投資提供支援。
而陳永翀對澎湃新聞記者表示,全固態(tài)電池未來或許能夠在電子芯片等小型領(lǐng)域應用,但是要做大容量,應用到電動汽車、儲能領(lǐng)域,還相當遙遠。“要考慮性能、成本的問題。”陳永翀說。
“如果現(xiàn)有的磷酸鐵鋰等液態(tài)電解質(zhì)電池能夠解決安全、能量密度等問題,那么就不能為了固態(tài)而固態(tài)。”陳永翀說,“固態(tài)電池可以是未來電池的一種路線,但不能寄希望一種技術(shù)包打天下。”
原標題:“固態(tài)電池”概念爆火,將對現(xiàn)有動力電池實施降維打擊?