中國儲能網(wǎng)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。
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SUV賽力斯SERES-5計劃于今年3月開始交付。在贛鋒鋰業(yè)這一重磅消息的推動下，固態(tài)電池相關概念股也在蠢蠢欲動。
而早在2021年初，蔚來汽車在發(fā)布其首款旗艦型轎車ET7時就透露，ET7會搭載全新研發(fā)的固態(tài)電池，其固態(tài)電池技術可實現(xiàn)高達360Wh/kg的能量密度。
我們知道，新能源汽車中應用最為廣泛的電池種類就是化學電池，其中三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池、鎳氫電池等運用最為廣泛，是堪稱“元老級”一般的存在。
而固態(tài)電池和半固態(tài)電池作為電池領域的后起之秀，因為更強的綜合性能，尤其是安全性，進而被大家期待。
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，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)機械和化學特性更加穩(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。
對于隔膜結構，半固態(tài)電池仍然需要保留隔膜來分隔正負極的；而在全固態(tài)電池中，隔膜是否需要被保留因各方案設計差異而不能確定。
目前，無論是在市場供應鏈方面，還是在技術量產(chǎn)應用方面，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，能否最終實現(xiàn)從傳統(tǒng)鋰電池轉(zhuǎn)變?yōu)橥耆珣霉虘B(tài)電池，走好中間的半固態(tài)電池發(fā)展之路尤其關鍵。
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，安全性能也會得到大幅改善，無疑是新能源汽車領域的福音。
但就目前而言，實現(xiàn)固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化還任重道遠。2月20日，光大證券電力設備及新能源首席分析師殷中樞表示，“由于全固態(tài)電池尚有技術難點有待突破，從目前整個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展階段看，全固態(tài)電池如果達到商業(yè)量產(chǎn)，可能至少需要五年，甚至更多的時間。”
除了電解質(zhì)界面不穩(wěn)定等技術難點外，固態(tài)電池的量產(chǎn)成本和對現(xiàn)有供應鏈的沖擊程度也是導致其短期內(nèi)無法實現(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)電池對產(chǎn)業(yè)鏈的沖擊也要小很多。半固態(tài)電池的正負極基本延續(xù)了鋰電技術路線，其供應鏈和現(xiàn)有供應鏈重合度更高，因此對于現(xiàn)有供應鏈并不會造成顛覆性沖擊。
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、技術難度較低以及對現(xiàn)有供應鏈沖擊小等多個優(yōu)點于一身，前景無限廣闊，是當之無愧的前沿電池技術。
3、部分“半固態(tài)電池”供應商
目前，國內(nèi)主要的幾家半固態(tài)電池開發(fā)商如衛(wèi)藍新能源、贛鋒鋰業(yè)、國軒高科、孚能科技等均已實現(xiàn)半固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化。
衛(wèi)藍新能源采用了原位固態(tài)化的技術，截至目前已經(jīng)開發(fā)了150Wh/kg的固液混合儲能電池、270Wh/kg針對無人機的高比能混合固液電池以及300Wh/kg混合固液的動力電池。
衛(wèi)藍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)應用。22年11月，衛(wèi)藍新能源首顆半固態(tài)電芯在湖州下線。預計24~25年會推出400Wh-500Wh的產(chǎn)品。
2021年，贛鋒鋰業(yè)與東風公司簽約，主要產(chǎn)品有東風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，領先于軟包模組行業(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、國軒高科等領跑企業(yè)也在積極進行固態(tài)及半固態(tài)電池的技術研發(fā)，并且取得了顯著成效，均進入了產(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。
4、“半固態(tài)電池”裝車情況
今年以來，在半固態(tài)電池技術日趨成熟的情況下，多家新能源汽車企業(yè)紛紛加快了在半固態(tài)電池領域開發(fā)合作的步伐。
東風嵐圖“追光”汽車搶占先機，搭載采用半固態(tài)電池的82kWh電池包，是行業(yè)首個乘用車量產(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，標志著我國已經(jīng)進入了固態(tài)電池滲透率的關鍵突破階段。業(yè)內(nèi)人士預計：半固態(tài)電池的商業(yè)化轉(zhuǎn)折點將會出現(xiàn)在2024-2025年，全固態(tài)電池或?qū)⒂?030年實現(xiàn)商業(yè)化應用。
事實上，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方面的研發(fā)布局。有關機構預測稱，到2030年，全球固態(tài)電池需求有望達到500GWh，屆時估計會形成3000億元以上的市場規(guī)模。
