固態(tài)電池裝車(chē)“小爆發(fā)”

因為具備對傳統液態(tài)電池的顛覆性能，固態(tài)電池被認為或將成為動(dòng)力電池的終極解決方案。除了極高的安全性之外，能量密度也對液態(tài)電池形成碾壓之勢。300Wh/kg在液態(tài)電池那里是“天花板”，但是到了固態(tài)電池那里就變成了“地板”。

如今，超能力的固態(tài)電池量產(chǎn)裝車(chē)正在大提速。近期眾多車(chē)企和電池廠(chǎng)商密集發(fā)力固態(tài)電池車(chē)型和產(chǎn)品，1000公里續航里程已經(jīng)“從夢(mèng)想照進(jìn)現實(shí)”。

比如，智己L6搭載光年固態(tài)電池，電芯能量密度368Wh/kg，為行業(yè)首款量產(chǎn)上車(chē)的準900V超快充固態(tài)電池，車(chē)輛續航可以達1000公里;太藍新能源制出720Wh/kg超高能量密度體型化全固態(tài)鋰金屬電池，車(chē)輛續航超1200km;廣汽旗下昊鉑品牌發(fā)布100%固態(tài)電解質(zhì)的全固態(tài)電池，能量密度400Wh/Kg以上，計劃2026年首先搭載于昊鉑車(chē)型。

實(shí)際上，在此之前已經(jīng)有東風(fēng)嵐圖、賽力斯等相關(guān)車(chē)型搭載半固態(tài)電池。蔚來(lái)汽車(chē)也表示，其搭載150kWh半固態(tài)電池包車(chē)型預計將在2024年實(shí)現量產(chǎn)，能量密度為360Wh/kg。長(cháng)安汽車(chē)則計劃在明后年推出半固態(tài)電池車(chē)型。另外，寶馬、豐田、日產(chǎn)、大眾、現代、本田等海外車(chē)企，計劃于2025至2030年實(shí)現固態(tài)電池量產(chǎn)裝車(chē)。

值得注意的是，目前已經(jīng)裝車(chē)和宣布將裝車(chē)的固態(tài)電池大多都是半固態(tài)電池，是作為全固態(tài)電池的一種過(guò)渡路線(xiàn)，率先實(shí)現裝車(chē)應用進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。中國科學(xué)院院士歐陽(yáng)明高指出，全固態(tài)電池2030年左右有望實(shí)現產(chǎn)業(yè)化。全固態(tài)電池下一代電池技術(shù)競爭的關(guān)鍵制高點(diǎn)，有可能會(huì )帶來(lái)顛覆性的風(fēng)險。

01

高性能材料加速導入

“固態(tài)電池優(yōu)勢在于高安全性和高能量密度，可完全消除電解液腐蝕和泄漏的安全隱患，使用壽命更長(cháng)。固態(tài)電池發(fā)展一步一階：先半固后全固，逐級突破。”國金證券分析認為，固/液混合型電池率先投入市場(chǎng)，待應用于市場(chǎng)某一細分領(lǐng)域，提升循環(huán)性能、安全性等性能后，可逐步拓展至新能源汽車(chē)、規模儲能等應用場(chǎng)景。

就目前來(lái)看，已經(jīng)宣布裝車(chē)的固態(tài)電池，大多采用了高鎳、富鋰錳基、硅基正負極等材料。據了解，智己L6搭載的第一代光年固態(tài)電池，正極采用納米尺度固態(tài)電解質(zhì)包覆超高鎳材料，負極則是新一代高比能復合硅碳材料。同時(shí)，該電池還采用“干法固態(tài)電解質(zhì)層一體成型”技術(shù)，采用耐高溫固態(tài)電解質(zhì)+五重安全防護結構設計，可以保證電池包無(wú)熱蔓延不起火。

不同于智己L6，太藍新能源則采用了高克容量、長(cháng)循環(huán)富鋰錳基材料作為正極，負極則選用了復合鋰金屬基材料，這種材料具有超寬、超薄的特點(diǎn)，同時(shí)兼具高循環(huán)穩定性和高倍率性能。此外，為了解決固-固界面阻抗問(wèn)題，太藍新能源還研發(fā)了高性能氧化物復合固態(tài)電解質(zhì)。

宣稱(chēng)是“全固態(tài)電池”的廣汽埃安昊鉑，則采用了高面容量固態(tài)正極技術(shù)和第三代海綿硅負極。同時(shí)采用100% 固態(tài)電解質(zhì)，具備超高能量密度、超強本征安全、超寬使用溫域等特點(diǎn)，并已經(jīng)“從實(shí)驗室走向量產(chǎn)應用”。據了解，蔚來(lái)汽車(chē)固態(tài)電池采用固液混合電解質(zhì)，硅碳復合負極材料和超高鎳正極材料。

電池中國還注意到，在電池廠(chǎng)商方面，力神電池開(kāi)發(fā)完成全新一代能量密度達402Wh/kg的半固態(tài)電池，采用界面新型納米材料鉚接正極技術(shù)和低膨脹致密化硅基負極技術(shù);蜂巢能源的方形半固態(tài)二代果凍電池,采用了二代果凍電解質(zhì)技術(shù)和一體化復合正極技術(shù);億緯鋰能基于鹵化物電解質(zhì)制備的全固態(tài)薄膜軟包電池，可實(shí)現500Wh/Kg的能量密度。

02

掌握顛覆性的技術(shù)

隨著(zhù)全球眾多企業(yè)加速推進(jìn)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化，未來(lái)固態(tài)電池市場(chǎng)將非?？捎^(guān)。業(yè)內機構預測，2025年和2030年全球固態(tài)電池需求量將分別達到44.2GWh和494.9GWh;到2030年市場(chǎng)空間有望超過(guò)1500億元。

在材料體系方面，中信證券判斷，預計正極材料將從高鎳三元過(guò)渡至富鋰錳基，負極將從硅碳負極過(guò)渡至金屬鋰。隨著(zhù)產(chǎn)業(yè)鏈降本和產(chǎn)業(yè)化程度提升，固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)各環(huán)節將充分受益。

“公司已系統布局氧化物、硫化物、聚合物等主流固態(tài)鋰電正極材料及電解質(zhì)技術(shù)路線(xiàn)，相關(guān)固態(tài)鋰電產(chǎn)品已成功導入輝能、清陶、衛藍新能源、贛鋒鋰電等固態(tài)電池客戶(hù)，并實(shí)現大批量銷(xiāo)售。”國內某頭部材料企業(yè)表示，該公司早在2022年就與清陶能源簽訂戰略合作協(xié)議，后者采購總量不低于3萬(wàn)噸固態(tài)鋰電正極材料。

格林美近期在互動(dòng)平臺表示，公司早在2019年就開(kāi)始開(kāi)發(fā)針對固態(tài)電池的前驅體材料，針對固態(tài)電解質(zhì)與正極材料固-固接觸界面的諸多技術(shù)難題，開(kāi)發(fā)出3-4微米尺寸小粒徑高BET固態(tài)電池前驅體材料，目前9系某款固態(tài)電池用前驅體產(chǎn)品已實(shí)現小批量量產(chǎn)。

在硅基負極方面，杉杉股份表示，公司突破硅基負極材料前驅體批量化合成核心技術(shù)，已完成第二代硅氧產(chǎn)品的量產(chǎn)，正在進(jìn)行第三代硅氧產(chǎn)品和新一代硅碳產(chǎn)品的研發(fā)。據了解，貝特瑞硅基負極材料以硅碳負極材料和硅氧負極材料為主，目前公司硅基負極產(chǎn)能5000噸/年。

作為固態(tài)電池關(guān)鍵材料的電解質(zhì)方面，天賜材料透露，公司半固態(tài)電解質(zhì)及氧化物與硫化物全固態(tài)電解質(zhì)均在小試到中試階段。新宙邦表示，其參股公司新源邦科技已建立全體系固態(tài)電解質(zhì)材料研發(fā)、測試及生產(chǎn)平臺，并已實(shí)現噸級量產(chǎn)和銷(xiāo)售。瑞泰新材表示，公司的雙三氟甲基磺酰亞胺鋰(LiTFSI)目前在固態(tài)鋰離子電池等新型電池中已形成批量銷(xiāo)售。

不過(guò)，我們也應該正視，雖然半固態(tài)電池已經(jīng)開(kāi)始實(shí)現量產(chǎn)裝車(chē)，但全固態(tài)電池目前還有些行業(yè)核心問(wèn)題亟待解決。比如，離子電導率問(wèn)題、固固界面問(wèn)題和循環(huán)性能問(wèn)題等，現階段成本高昂也阻礙其走向大規模應用，產(chǎn)業(yè)同仁仍需多多努力。

只有真正掌握顛覆性的技術(shù)，才不會(huì )被顛覆性技術(shù)所顛覆。