固態(tài)電池再次進(jìn)入市場(chǎng)視野。這次有望實(shí)現(xiàn)更低成本和指明更明確商業(yè)化時(shí)間表，但產(chǎn)業(yè)技術(shù)方，有著明顯不同的預(yù)判。

日產(chǎn)汽車2月7日稱，其將在2025年生產(chǎn)第一批低成本固態(tài)電池，并計(jì)劃于2028年生產(chǎn)一款由固態(tài)電池提供動(dòng)力的新型電動(dòng)汽車；贛鋒理電也宣布，搭載該公司研發(fā)生產(chǎn)的三元固液混合鋰離子電池的純電動(dòng)SUV賽力斯SERES 5規(guī)劃于2023年上市。

從技術(shù)進(jìn)展角度看，即使未來在可見的時(shí)間表內(nèi)，能實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池商業(yè)化全面落地，但在短期內(nèi)，目前也不具備全面取代液態(tài)電池的條件。

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巨頭的工作時(shí)間表

2月6日至7日，業(yè)界出現(xiàn)一則不太起眼的信息：日產(chǎn)汽車稱“在2028年前推出第一款搭載固態(tài)電池的量產(chǎn)版電動(dòng)汽車”。

日產(chǎn)負(fù)責(zé)歐洲研發(fā)的高級(jí)副總裁David Moss近期對(duì)外透露日產(chǎn)在固態(tài)電池技術(shù)方面的進(jìn)展，并首次給予明確時(shí)間表。

事實(shí)上，日產(chǎn)參與固態(tài)電池技術(shù)的研發(fā)并不算早。

2021年，日產(chǎn)宣布參與電動(dòng)汽車固態(tài)電池研發(fā)，計(jì)劃配套建立一套試點(diǎn)生產(chǎn)設(shè)施，用于生產(chǎn)原型電池。2022年，位于日本神奈川縣的日產(chǎn)研究中心（Nissan Research Center）正式啟動(dòng)原型電池的開發(fā)工程。

除了較為明確的宣布日產(chǎn)關(guān)于固態(tài)電池的技術(shù)商業(yè)化落地時(shí)間表，David Moss還透露，日產(chǎn)正在努力進(jìn)一步開發(fā)現(xiàn)有的鋰離子電池技術(shù)，目標(biāo)是在未來數(shù)年內(nèi)推出下一代電池；到2028年推出無鈷電池，這將有助于將電池成本降低65%。

這項(xiàng)降本計(jì)劃，看來并非僅限于營(yíng)銷考慮。日產(chǎn)此前表示，在2028財(cái)年之前，日產(chǎn)計(jì)劃使電池組成本降低到每千瓦時(shí)75美元，此后再降至每千瓦時(shí)65美元。但這項(xiàng)計(jì)劃與固態(tài)電池或許無關(guān)，故固態(tài)電池很可能是日產(chǎn)關(guān)于電池降本計(jì)劃中的一個(gè)環(huán)節(jié)，或一個(gè)新方向。

與日產(chǎn)類似，國(guó)內(nèi)對(duì)于固態(tài)電池的關(guān)注度也很高，動(dòng)作持續(xù)不斷。相比日產(chǎn)，國(guó)內(nèi)現(xiàn)正努力推動(dòng)半固態(tài)電池的商業(yè)化，但在技術(shù)層面，半固態(tài)電池沒有標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)業(yè)定義。

2月7日，賽力斯集團(tuán)對(duì)媒體透露，其旗下新能源戰(zhàn)略車型SERES 5將于今年3月交付。這款車型，其中的純電版車型將分別搭載90kWh半固態(tài)電池和80kWh磷酸鐵鋰電池，最大續(xù)航里程（WLTP）530km。

半固態(tài)電池具有和固態(tài)電池類似的優(yōu)點(diǎn)。以國(guó)軒高科半固態(tài)電池為例，360Wh/kg的能量密度，比一般約200Wh/kg三元鋰電池能量密度高出約80%。很明顯，相同體積的半固態(tài)電池，能實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的續(xù)航。

長(zhǎng)安深藍(lán)在半固態(tài)電池方面的研發(fā)，最近也有了初步結(jié)果：目前進(jìn)入工程化研發(fā)階段。根據(jù)長(zhǎng)安深藍(lán)規(guī)劃，預(yù)計(jì)半固態(tài)電池將于2023年正式搭載整車。

公開資料顯示，國(guó)內(nèi)現(xiàn)在第一條半固態(tài)電池量產(chǎn)線，已于2022年10月投產(chǎn)，擁有自主研發(fā)高電導(dǎo)率氧化物固態(tài)電解質(zhì)材料和電解質(zhì)導(dǎo)入工藝設(shè)備。這條產(chǎn)線在重慶兩江新區(qū)魚復(fù)新城，擁有方為北京太藍(lán)新能源科技有限公司。

蔚來汽車聯(lián)合創(chuàng)始人、總裁秦力洪也表示，其150度半固態(tài)電池將于今年上半年推出。據(jù)秦力洪透露，目前半固態(tài)電池的合作體系主要是孚能給寶馬、戴姆勒送樣，清陶給北汽、上汽、哪吒等送樣，國(guó)軒與高合，衛(wèi)藍(lán)與蔚來合作等。

固態(tài)電池方面，1月30日，國(guó)投招商宣布完成對(duì)贛鋒鋰業(yè)控股子公司贛鋒鋰電的投資，支持其加大對(duì)固態(tài)電池的研發(fā)投入。贛鋒鋰電固態(tài)電池生產(chǎn)基地已啟動(dòng)4GWh產(chǎn)能建設(shè)，規(guī)劃在重慶建設(shè)國(guó)內(nèi)最大的固態(tài)電池生產(chǎn)基地。

綜合國(guó)內(nèi)在這塊領(lǐng)域的動(dòng)態(tài)，可以發(fā)現(xiàn)，在中國(guó)裝機(jī)量前十的動(dòng)力電池企業(yè)中，國(guó)軒高科360Wh/kg三元半固態(tài)電池量產(chǎn)臨近，400 Wh/kg半固態(tài)電池在實(shí)驗(yàn)室已有原型樣品；中創(chuàng)新航已完成400Wh/kg固液混合電池技術(shù)階段開發(fā)，壽命與安全已均通過國(guó)標(biāo)測(cè)試。

此外，孚能科技在2022年推出新的半固態(tài)軟包電池，與4680相比，電池包體積利用率高出12%；蜂巢能源全固態(tài)電池實(shí)驗(yàn)室研發(fā)出國(guó)內(nèi)首批20Ah級(jí)硫系全固態(tài)原型電芯，能量密度達(dá)350Wh/kg-400Wh/kg，已通過針刺/200°C熱箱等實(shí)驗(yàn)。

產(chǎn)業(yè)和商業(yè)存在價(jià)值分歧

東風(fēng)集團(tuán)是國(guó)內(nèi)首家搭載固態(tài)電池的整車商，也是最早入局固態(tài)電池自主開發(fā)領(lǐng)域的車企之一。

東風(fēng)集團(tuán)在2018年就成立了固態(tài)電池項(xiàng)目組。2022年1月，50輛搭載第一代高比能固態(tài)電池的東風(fēng)E70開啟示范運(yùn)營(yíng)。

2022年12月，東風(fēng)集團(tuán)旗下嵐圖新能源品牌的C級(jí)乘用車“追光”開啟預(yù)售，搭載了嵐圖自研的“云母”電池系統(tǒng)，其中82度電的動(dòng)力電池也是行業(yè)首款量產(chǎn)裝車的半固態(tài)電池。

蔚來的動(dòng)作不及預(yù)期，原計(jì)劃于2022年年底在ET7車型上批量搭載由衛(wèi)藍(lán)新能源研發(fā)的半固態(tài)電池，但隨后這款能量密度為360 Wh/kg的電池，將延期至今年上半年完成量產(chǎn)。

值得一提的是，清陶能源在2022年建立了一條10GWh固態(tài)電池產(chǎn)線。這條產(chǎn)線第一代半固態(tài)電池液體含量區(qū)間為5%-15%，能量密度最大到420Wh/kg；第二代產(chǎn)品液體含量降至5%以下，正在小試階段，預(yù)計(jì)在2024年量產(chǎn)。

清陶能源總經(jīng)理李錚表示，“第一代產(chǎn)品實(shí)際上是半固態(tài)電池，液體含量在5%-15%?！?/p>

固態(tài)電池難以商業(yè)化的障礙主要是因?yàn)?，鋰離子在固態(tài)電池內(nèi)部傳輸效率低，直接影響電池能量密度與功率密度，在高倍率大電流條件下傳輸能力差，從而影響電池的快充性能。固態(tài)電解質(zhì)電導(dǎo)率比電解液低10倍以上，這是固態(tài)電池技術(shù)遲遲難以商業(yè)化的最重要技術(shù)瓶頸。

究竟什么是固態(tài)電池，液體含量對(duì)電池的能量密度有什么影響？

從材料特性看，鋰離子電池的正極材料是高電壓層狀過渡金屬氧化物，負(fù)極材料是石墨，整體質(zhì)量能量密度理論極限約300Wh/kg，目前寧德時(shí)代NCM811約能做到270Wh/kg，正在接近理論極限。

如果要提高質(zhì)量能量密度，那么一般手段是改變材料，比如用硅基合金代替純石墨做負(fù)極，能量密度理論上限約可提升至400Wh/kg；若要更進(jìn)一步，就要采用金屬鋰做負(fù)極——金屬鋰負(fù)極克容量約為石墨的10倍，鋰金屬電池能量密度的理論上限能超過500Wh/kg。

但在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用層面，用鋰金屬做負(fù)極材料，實(shí)際效果不佳，成本還較高，無法達(dá)成理論優(yōu)勢(shì)。

那怎么辦？

金屬鋰做負(fù)極的理論優(yōu)勢(shì)，可以通過將熱穩(wěn)定性差、易燃易漏、易在鋰金屬表面產(chǎn)生分解從而縮短電池壽命的液態(tài)電解質(zhì)，替換為固態(tài)電解質(zhì)得到。剔除電解液后，鋰電池的正負(fù)極和電解質(zhì)均為固態(tài)，這就是“固態(tài)電池”。

由此看，電解液含量越低，技術(shù)含量和商業(yè)價(jià)值越高。一位產(chǎn)業(yè)公司電池技術(shù)工程師告訴華爾街見聞，固態(tài)電池電解液含量的基準(zhǔn)線是10%。從技術(shù)實(shí)現(xiàn)的時(shí)間表推測(cè)，“實(shí)現(xiàn)半固態(tài)需要約3年時(shí)間，全固態(tài)約為5年或更長(zhǎng)。”

多位產(chǎn)業(yè)方技術(shù)工程師都相信，2020-2025年，任務(wù)是提升電池能量密度并向固態(tài)電池轉(zhuǎn)變；2030年研發(fā)出可商業(yè)化使用的全固態(tài)電池。這與眾多車商或電池商目前宣稱的商業(yè)化速度有明顯不同。

另外有工程師對(duì)華爾街見聞?wù)f，固態(tài)電池在車用層面，就眼下的技術(shù)和未來的成本看，車用前景不佳，但在消費(fèi)電子比如蘋果智能手機(jī)上應(yīng)用，則商業(yè)空間巨大。但這個(gè)方向，目前國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)界尚無人宣稱有無研發(fā)。

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關(guān)鍵詞： 能量密度