起底“半固態(tài)電池”及裝車情況 | 電動(dòng)勢 短訊
近期,“固態(tài)電池”的概念在新能源汽車行業(yè)內(nèi)刮起了一陣狂風(fēng)。
2月7日,贛鋒鋰業(yè)發(fā)布消息稱,搭載其三元固液混合鋰離子電池的純電動(dòng)SUV賽力斯SERES-5計(jì)劃于今年3月開始交付。在贛鋒鋰業(yè)這一重磅消息的推動(dòng)下,固態(tài)電池相關(guān)概念股也在蠢蠢欲動(dòng)。
(資料圖片僅供參考)
而早在2021年初,蔚來汽車在發(fā)布其首款旗艦型轎車ET7時(shí)就透露,ET7會(huì)搭載全新研發(fā)的固態(tài)電池,其固態(tài)電池技術(shù)可實(shí)現(xiàn)高達(dá)360Wh/kg的能量密度。
我們知道,新能源汽車中應(yīng)用最為廣泛的電池種類就是化學(xué)電池,其中三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池、鎳氫電池等運(yùn)用最為廣泛,是堪稱“元老級(jí)”一般的存在。
而固態(tài)電池和半固態(tài)電池作為電池領(lǐng)域的后起之秀,因?yàn)楦鼜?qiáng)的綜合性能,尤其是安全性,進(jìn)而被大家期待。
那么,固態(tài)電池和半固態(tài)電池究竟是什么?它們和傳統(tǒng)鋰電池相比究竟有怎樣的優(yōu)勢?其概念如此火爆,究竟吸引了多少知名車企競相投資研發(fā)?新能源電池的未來又將何去何從呢?
1、何為“半固態(tài)電池”?
其實(shí),所謂固態(tài)電池就是使用固態(tài)電解質(zhì)代替電解液的鋰電池。
液態(tài)電解質(zhì)易燃是造成新能源汽車安全問題的根本原因之一。固態(tài)電池把液態(tài)電解質(zhì)轉(zhuǎn)換為不易燃燒的固態(tài)電解質(zhì),電解質(zhì)機(jī)械和化學(xué)特性更加穩(wěn)定,靜態(tài)壽命和循環(huán)壽命都得到了大幅度的提升。另外,固態(tài)電池能量密度目前已經(jīng)接近400Wh/kg,遠(yuǎn)超于傳統(tǒng)電池250Wh/kg的能量密度,優(yōu)勢十分顯著。
全固態(tài)電池不可燃、無腐蝕、耐高溫、不揮發(fā),安全系數(shù)直線上升。
半固態(tài)電池是固態(tài)電池的一種,只不過它的電解質(zhì)采用固液混合形態(tài),而不是全部使用固態(tài)電解質(zhì),其電池中電解液質(zhì)量占比在5-10%左右。
對(duì)于隔膜結(jié)構(gòu),半固態(tài)電池仍然需要保留隔膜來分隔正負(fù)極的;而在全固態(tài)電池中,隔膜是否需要被保留因各方案設(shè)計(jì)差異而不能確定。
目前,無論是在市場供應(yīng)鏈方面,還是在技術(shù)量產(chǎn)應(yīng)用方面,半固態(tài)電池都是從液態(tài)鋰電池過渡到全固態(tài)電池的中間地帶的存在。
因而,在業(yè)內(nèi)也有另外一種聲音,半固態(tài)電池依然是液態(tài)電池,所謂半固態(tài)電池,更多是一種文字游戲。
不論如何,能否最終實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)鋰電池轉(zhuǎn)變?yōu)橥耆珣?yīng)用固態(tài)電池,走好中間的半固態(tài)電池發(fā)展之路尤其關(guān)鍵。
2、“半固態(tài)電池”前景如何?
相比燃油汽車,新能源汽車一直存在著續(xù)航短、安全隱患較大的劣勢,這也在很大程度上影響了消費(fèi)者的購車取向。傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池不僅局限了電池性能,容易衰老,而且安全隱患大,已經(jīng)處在發(fā)展瓶頸期。而固態(tài)電池在能量密度上將有明顯提升,安全性能也會(huì)得到大幅改善,無疑是新能源汽車領(lǐng)域的福音。
但就目前而言,實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化還任重道遠(yuǎn)。2月20日,光大證券電力設(shè)備及新能源首席分析師殷中樞表示,“由于全固態(tài)電池尚有技術(shù)難點(diǎn)有待突破,從目前整個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展階段看,全固態(tài)電池如果達(dá)到商業(yè)量產(chǎn),可能至少需要五年,甚至更多的時(shí)間。”
除了電解質(zhì)界面不穩(wěn)定等技術(shù)難點(diǎn)外,固態(tài)電池的量產(chǎn)成本和對(duì)現(xiàn)有供應(yīng)鏈的沖擊程度也是導(dǎo)致其短期內(nèi)無法實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的重要原因。
在這樣的困境之下,作為“折中方案”的半固態(tài)電池就成為了“退而求其次”的首選。
一方面,半固態(tài)電池成本更低,能量密度雖比不上全固態(tài)電池,卻也足夠高,在傳統(tǒng)的三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池面前占有一定優(yōu)勢。
另一方面,相比于全固態(tài)電池,半固態(tài)電池對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈的沖擊也要小很多。半固態(tài)電池的正負(fù)極基本延續(xù)了鋰電技術(shù)路線,其供應(yīng)鏈和現(xiàn)有供應(yīng)鏈重合度更高,因此對(duì)于現(xiàn)有供應(yīng)鏈并不會(huì)造成顛覆性沖擊。
此外,用固體電解質(zhì)替代部分電解液使得半固態(tài)電池的電解液不易蒸發(fā)和膨脹,相比傳統(tǒng)電池能更有效地抑制電池起火和漏液,在安全系數(shù)方面也有不少提升。
如此看來,固態(tài)電池的普及運(yùn)用顯然是大勢所趨。
半固態(tài)電池集安全系數(shù)高、能量密度大、成本低、技術(shù)難度較低以及對(duì)現(xiàn)有供應(yīng)鏈沖擊小等多個(gè)優(yōu)點(diǎn)于一身,前景無限廣闊,是當(dāng)之無愧的前沿電池技術(shù)。
3、部分“半固態(tài)電池”供應(yīng)商
目前,國內(nèi)主要的幾家半固態(tài)電池開發(fā)商如衛(wèi)藍(lán)新能源、贛鋒鋰業(yè)、國軒高科、孚能科技等均已實(shí)現(xiàn)半固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化。
衛(wèi)藍(lán)新能源采用了原位固態(tài)化的技術(shù),截至目前已經(jīng)開發(fā)了150Wh/kg的固液混合儲(chǔ)能電池、270Wh/kg針對(duì)無人機(jī)的高比能混合固液電池以及300Wh/kg混合固液的動(dòng)力電池。
衛(wèi)藍(lán)新能源與蔚來汽車合作,其350Wh/kg以上、單次充電續(xù)航1000km的半固態(tài)電池產(chǎn)品將在蔚來汽車ET7上量產(chǎn)應(yīng)用。22年11月,衛(wèi)藍(lán)新能源首顆半固態(tài)電芯在湖州下線。預(yù)計(jì)24~25年會(huì)推出400Wh-500Wh的產(chǎn)品。
2021年,贛鋒鋰業(yè)與東風(fēng)公司簽約,主要產(chǎn)品有東風(fēng)E70固態(tài)電池系統(tǒng),續(xù)航里程超過500km。其模組采用鋁合金框架+上下高精度拼縫激光焊接技術(shù),領(lǐng)先于軟包模組行業(yè)平均水平。去年8月,贛鋒鋰業(yè)又與廣汽埃安簽約成為了戰(zhàn)略合作伙伴。
孚能科技、國軒高科等領(lǐng)跑企業(yè)也在積極進(jìn)行固態(tài)及半固態(tài)電池的技術(shù)研發(fā),并且取得了顯著成效,均進(jìn)入了產(chǎn)業(yè)化階段。
除了和國內(nèi)知名車企合作,輝能科技在去年也先后和梅賽德斯奔馳、越南車企Vinfast簽署了合作協(xié)議。
下圖展示了部分半固態(tài)電池開發(fā)商的代表產(chǎn)品及其特點(diǎn)。
4、“半固態(tài)電池”裝車情況
今年以來,在半固態(tài)電池技術(shù)日趨成熟的情況下,多家新能源汽車企業(yè)紛紛加快了在半固態(tài)電池領(lǐng)域開發(fā)合作的步伐。
東風(fēng)嵐圖“追光”汽車搶占先機(jī),搭載采用半固態(tài)電池的82kWh電池包,是行業(yè)首個(gè)乘用車量產(chǎn)裝車案例。1月13日,嵐圖追光首批量產(chǎn)車型正式下線。
2月6日,蔚來汽車總裁秦力洪在媒體溝通會(huì)上表示,搭載150kWh半固態(tài)電池包的ET7車型將于今年上半年正式推出。
次日,贛鋒鋰電宣布,搭載其三元半固態(tài)電池的純電動(dòng)SUV賽力斯-SERES-5規(guī)劃于2023年上市。
半固態(tài)電池逐漸開始裝車,標(biāo)志著我國已經(jīng)進(jìn)入了固態(tài)電池滲透率的關(guān)鍵突破階段。業(yè)內(nèi)人士預(yù)計(jì):半固態(tài)電池的商業(yè)化轉(zhuǎn)折點(diǎn)將會(huì)出現(xiàn)在2024-2025年,全固態(tài)電池或?qū)⒂?030年實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。
(部分國內(nèi)新能源汽車品牌“半固態(tài)電池”裝車情況)
事實(shí)上,固態(tài)鋰電池已經(jīng)在全球范圍內(nèi)掀起了熱潮。
近來,眾多知名車企如寶馬、大眾、豐田等都在加快相關(guān)方面的研發(fā)布局。有關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測稱,到2030年,全球固態(tài)電池需求有望達(dá)到500GWh,屆時(shí)估計(jì)會(huì)形成3000億元以上的市場規(guī)模。
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