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近段時(shí)間以來，固態(tài)電池的熱度不斷提升。
4月8日晚，智己汽車一場(chǎng)頗具爭(zhēng)議的發(fā)布會(huì)，將智己L6推向輿論的風(fēng)口浪尖。同時(shí)，其“超快充固態(tài)電池首次量產(chǎn)上車”同樣引發(fā)了行業(yè)諸多議論。
“智己L6 Max光年版車型搭載了第一代光年固態(tài)電池，該電池具有安全性能高、電池不爆炸、能量密度大、續(xù)航高等特點(diǎn)。”智己汽車聯(lián)席CEO劉濤透露稱，搭載固態(tài)電池的智己L6 Max光年版車型，預(yù)售價(jià)格將不超過33萬元。
不過，有觀點(diǎn)認(rèn)為，上汽智己“超快充固態(tài)電池”僅為“半固態(tài)”，與行業(yè)所理解的“全固態(tài)電池”有所差異。換言之，上汽智己無非是玩了一個(gè)文字游戲。
另一邊，廣汽埃安旗下昊鉑品牌宣布昊鉑“全固態(tài)”電池即將亮相，將于4月12日發(fā)布。據(jù)悉，該電池采用100%固態(tài)電解質(zhì)，具備超高能量密度、超強(qiáng)本征安全(主要指單體安全)，超寬使用溫域等特點(diǎn)，并已經(jīng)“從實(shí)驗(yàn)室走向量產(chǎn)應(yīng)用”。
從液態(tài)電池走向半固態(tài)、全固態(tài)電池，最核心是電解質(zhì)的改變。從液態(tài)電池到固態(tài)電池，需要通過改變化學(xué)材料，來提升能量密度、安全性能等，但是從無論技術(shù)、成本還是制造工藝上，都并非易事。業(yè)內(nèi)普遍預(yù)判，2030年固態(tài)電池才能真正實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
因此，智己汽車在獲得流量的同時(shí)，也在接受著“行業(yè)首創(chuàng)”還是“文字游戲”的質(zhì)疑。無論如何，這輪爭(zhēng)議再次引發(fā)輿論高潮，固態(tài)電池時(shí)代要提前到來了？
全固態(tài)or半固態(tài)？固態(tài)電池上車爭(zhēng)議
與液態(tài)電池相比，固態(tài)電池之所以備受關(guān)注，因?yàn)槠渚哂懈吣芰棵芏群透甙踩?、體積小、寬溫區(qū)運(yùn)行等諸多顯著優(yōu)勢(shì)，是下一代高性能鋰電池重要代表。
我們進(jìn)行橫向?qū)Ρ?，就能看到固態(tài)電池的優(yōu)勢(shì)。磷酸鐵鋰電池能量密度一般為100—160Wh/kg，三元鋰電池能量密度通常為150—350Wh/kg，固態(tài)電池能量密度則為400-900Wh/kg。從目前來看，傳統(tǒng)液態(tài)電池的能量密度已經(jīng)接近350Wh/kg的理論極限，提升空間也已經(jīng)十分有限。
從續(xù)航里程表現(xiàn)來看，電芯能量密度為270—320Wh/kg的車輛，滿電狀態(tài)下預(yù)計(jì)續(xù)航里程為600—700km。而搭載固態(tài)電池的車型續(xù)航里程表現(xiàn)，則能帶來更大的驚喜。
以智己L6 Max光年版搭載的固態(tài)電池為例，其單體能量密度達(dá)到368Wh，續(xù)航可以達(dá)到1000km。同時(shí)，該固態(tài)電池可實(shí)現(xiàn)高溫不可燃、減少穿刺短路的同時(shí)，峰值充電功率達(dá)400kW，充電12分鐘續(xù)航增加400km。
真鋰研究創(chuàng)始人墨柯強(qiáng)調(diào)，固態(tài)電池最大的優(yōu)勢(shì)在于安全性。由于固態(tài)電池使用固態(tài)電解質(zhì)，不同于液態(tài)電解質(zhì)那般容易燃易爆。安全性的提升，還能帶來電池包能量密度的增加，因?yàn)榭梢詼p少為安全考慮而預(yù)留的空間和重量。
智己汽車表示，這一“超級(jí)電池”，還是行業(yè)內(nèi)首個(gè)具備超快充能力的量產(chǎn)級(jí)固態(tài)電池。通過采用自研的“高離子電導(dǎo)率、耐高溫固態(tài)電解質(zhì)”，以及“干法固態(tài)電解質(zhì)層一體成型”技術(shù)，電芯整體內(nèi)阻大幅下降，獲得超快充性能。高新技術(shù)還解決了硅基材料高膨脹問題，并保證固態(tài)電池的穩(wěn)定性、循環(huán)性能和安全性能。
不過，上汽智己“超快充固態(tài)電池”卻被爭(zhēng)議為“偽固態(tài)”電池。眾所周知，液態(tài)電池的主要材料是正負(fù)極、隔膜和電解液。而固態(tài)電池中，則會(huì)分為半固態(tài)電池、準(zhǔn)固態(tài)電池和全固態(tài)電池。
其中，半固態(tài)電池是固液混合電解質(zhì)電池，是液態(tài)到固態(tài)電池的過渡產(chǎn)物，可以被目前的液態(tài)電池生產(chǎn)線兼容，通常液體含量10%為半固態(tài)與液態(tài)劃分臨界點(diǎn)，仍舊需要隔膜。
全固態(tài)電池的電解質(zhì)采用全固體材料，不需要隔膜。相關(guān)研究顯示，其固態(tài)電解質(zhì)能夠匹配電容量更大的正負(fù)極材料，實(shí)現(xiàn)更高的電池能量密度。而且固態(tài)電池安全性突出，可以抵抗熱失控和穿刺等擠壓力。
因此，從上汽智己公布的相關(guān)信息來看，這款上車的電池實(shí)為“半固態(tài)電池”。騰勢(shì)銷售事業(yè)部總經(jīng)理趙長(zhǎng)江就發(fā)布微博提出質(zhì)疑，認(rèn)為此時(shí)“宣傳半固態(tài)車用電池的就是在玩文字游戲”。智己汽車有關(guān)人士則解釋，半固態(tài)電池和準(zhǔn)固態(tài)電池目前尚無明確標(biāo)準(zhǔn)，但使用固態(tài)電解質(zhì)肯定可叫作固態(tài)電池，這與使用液態(tài)電解液的傳統(tǒng)電池是兩個(gè)時(shí)代的產(chǎn)物。
清陶能源是智己L6的動(dòng)力電池供應(yīng)商，對(duì)于這款電池的爭(zhēng)議，他們的態(tài)度則較為謹(jǐn)慎。清陶能源聯(lián)合創(chuàng)始人、總經(jīng)理李崢就直言，“這款固態(tài)電池屬于半固態(tài)電池。”清陶能源提出固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化路徑，第一代固態(tài)電池，即在智己汽車上裝車量產(chǎn)的電池，被稱為半固態(tài)電池；2025年會(huì)開發(fā)第二代固態(tài)電池；最終實(shí)現(xiàn)第三代固態(tài)電池量產(chǎn)，也就是全固態(tài)電池。
而半固態(tài)電池之所以開始上車，與其生產(chǎn)工藝有著較大的關(guān)系。半固態(tài)電池可兼容傳統(tǒng)鋰電池生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)設(shè)備基本上可以與鋰電兼容，只需新增加一條專產(chǎn)半固態(tài)隔膜的生產(chǎn)線，生產(chǎn)設(shè)備與液態(tài)電池隔膜的設(shè)備兼容。
半固態(tài)電池要求隔膜的孔徑更大、強(qiáng)度更高，并采用濕法+涂覆的工藝。對(duì)比傳統(tǒng)電池，半固態(tài)電池的隔膜無明顯工藝改變，調(diào)整參數(shù)即可。另外，單位半固態(tài)電池對(duì)隔膜的需求量沒有變化。
當(dāng)然，盡管上汽智己的“光年固態(tài)電池”是半固態(tài)電池，但是也讓智己L6擁有超30%的能量密度提升，續(xù)航里程超過1000km，整體實(shí)力不容小覷。整體來看，上汽智己搭載的光年固態(tài)電池，讓我們看到了動(dòng)力電池持續(xù)發(fā)展的前景，開啟了固態(tài)電池上車的第一步。
成本仍是固態(tài)電池商業(yè)化的重大阻礙
根據(jù)液態(tài)電解質(zhì)含量的情況，有行業(yè)人士對(duì)固態(tài)電池進(jìn)行了更為明確的區(qū)分。業(yè)內(nèi)認(rèn)為，固態(tài)電池的發(fā)展路徑大致可以分為半固態(tài)(5-10wt%)、準(zhǔn)固態(tài)(0-5wt%)、全固態(tài)(0wt%)等階段，其中半固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)使用的電解質(zhì)均為混合固液電解質(zhì)。
從固態(tài)電池的發(fā)展情況來看，全球范圍內(nèi)，全固態(tài)電池還處于研發(fā)和試制階段。而制約全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的主要局限在材料技術(shù)、制備技術(shù)還不夠成熟，生產(chǎn)成本過高。因此，行業(yè)普遍認(rèn)為全固態(tài)電池距離大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化還需3-5年時(shí)間。
固態(tài)電池目前遇到的技術(shù)難題，就是電池的耐久性不夠。因?yàn)殡姵卦诔浞烹娺^程中會(huì)反復(fù)膨脹和收縮，在正極、負(fù)極和固態(tài)電解質(zhì)之間極易產(chǎn)生裂縫，導(dǎo)致電池性能劣化。
從技術(shù)角度來看，“離子電導(dǎo)率”是固態(tài)電池遇到了技術(shù)難題之一。在固態(tài)電池中，鋰離子主要是通過固體物質(zhì)來傳導(dǎo)，電池中電解質(zhì)的功能是為鋰離子在正負(fù)極之間傳輸搭建通道，而決定鋰離子運(yùn)輸是否順暢的指標(biāo)被稱為離子電導(dǎo)率。傳導(dǎo)的好壞跟固體物質(zhì)的致密程度密切相關(guān)，越致密傳導(dǎo)越好。
也就是說，固態(tài)電池要普及，必須在材料進(jìn)行突破，之后在提升生產(chǎn)工藝，最后通過大批量生產(chǎn)降低成本等問題。
動(dòng)力電池行業(yè)人士張強(qiáng)就指出，整車企業(yè)將電池的安全放在第一位，然后是電池的壽命與可靠性，以及成本。“不過固態(tài)電池商業(yè)化最大的問題還是成本問題。全固態(tài)電池能量密度再高，主流的電動(dòng)汽車看重的還是成本。只要固態(tài)電池成本下降，那么應(yīng)該很快就能商用。”
有數(shù)據(jù)顯示，固態(tài)電池成本高于液態(tài)電池，主要體現(xiàn)在固態(tài)電解質(zhì)和正負(fù)極。固態(tài)電解質(zhì)用到的部分稀有金屬原材料價(jià)格較高，比如，氧化物電解質(zhì)含鋯、硫化物電解質(zhì)含鍺，銅鋰復(fù)合帶價(jià)格1萬元/kg。此外，全固態(tài)對(duì)生產(chǎn)工藝、成本和質(zhì)量控制也提出了更嚴(yán)苛的要求，生產(chǎn)設(shè)備替換率大，全固態(tài)電池成明顯高于現(xiàn)有液態(tài)電池。
中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)秘書長(zhǎng)劉彥龍則表述，全固態(tài)電池的工藝和設(shè)備將發(fā)生巨大變化，電池前段的生產(chǎn)設(shè)備可能都需要重新開發(fā)。認(rèn)真區(qū)分來看，全固態(tài)電池與半固態(tài)電池、液態(tài)電池是不同的概念，全固態(tài)電池在車輛上實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用，要等到2030年左右。
2024年，不如說是半固態(tài)電池上車元年
整體來看，半固態(tài)電池便是動(dòng)力電池從液態(tài)走向固態(tài)的妥協(xié)性產(chǎn)物，也是發(fā)展全固態(tài)電池的一個(gè)必然階段。綜合多方信息，與其說2024年是固態(tài)電池發(fā)展的重要年份，不如說是半固態(tài)電池上車元年。
在智己L6“光年固態(tài)電池”上車之前，蔚來、嵐圖等企業(yè)的半固態(tài)電池早已經(jīng)裝車量產(chǎn)。此外，還有賽力斯、高合、哪吒等多家車企都官宣了自己的半固態(tài)電池量產(chǎn)計(jì)劃。
動(dòng)力電池企業(yè)也將半固態(tài)電池上車計(jì)劃提上日程。蓋世汽車不完全統(tǒng)計(jì)，目前已經(jīng)有包括寧德時(shí)代、中創(chuàng)新航、蜂巢能源、輝能科技、贛鋒鋰業(yè)、億緯鋰能、國(guó)軒高科等國(guó)內(nèi)外十幾家動(dòng)力電池企業(yè)也都已在布局半固態(tài)電池，并且明確了上車計(jì)劃。
根據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)統(tǒng)計(jì)，截止2023年底，國(guó)內(nèi)半固態(tài)電池產(chǎn)能規(guī)劃累計(jì)超過298GWh，落地產(chǎn)能接15GWh。2024年將是固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要節(jié)點(diǎn)，年內(nèi)有望實(shí)現(xiàn)(半)固態(tài)電池的大規(guī)模裝載應(yīng)用，預(yù)計(jì)全年裝機(jī)總量將歷史性地突破5GWh大關(guān)。
當(dāng)然，盡管半固態(tài)電池已經(jīng)邁入商業(yè)化拐點(diǎn)，但是價(jià)格依舊還需要進(jìn)一步下降。蔚來聯(lián)合創(chuàng)始人、總裁秦力洪就透露，一塊150kWh的半固態(tài)電池開發(fā)成本甚至與一輛ET5的成本相當(dāng)。
換言之，超長(zhǎng)續(xù)航半固態(tài)電池的成本仍然非常高昂，從成本角度來考慮，車企估計(jì)會(huì)以選配半固態(tài)電池版本車型的方式進(jìn)行推廣。
再回到廣汽埃安昊鉑的視角，如果其全固態(tài)電池真正能做到量產(chǎn)裝車，那么全固態(tài)電池時(shí)代提前到來，也許會(huì)成為可能。當(dāng)然，關(guān)于昊鉑汽車100%全固態(tài)電池真正情況，4月12日的廣汽科技日上或許才能水落石出。
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