日前，國軒高科舉辦了第十一屆科技大會。大會上，國軒高科宣布三元半固態(tài)電池已經(jīng)裝車應用，電池包容量可達160KWh，能量密度260Wh/kg。
根據(jù)國軒內(nèi)部人士向電駒透露，這款半固態(tài)電池目前已獲得客戶定點，并即將裝車于一款高端車型。該款車的續(xù)航里程 1000 公里，百公里加速時間 3.9 秒。不過，具體是哪個品牌以及哪款車型，國軒方面暫未透露。而有媒體爆料：這款半固態(tài)電池會用在高合的旗艦車型上。
國軒方面還表示，其他能量密度更大的半固態(tài)電池也在路上。根據(jù)國軒高科工研院副院長張宏立的介紹，公司研發(fā)的360Wh/kg三元半固態(tài)電池將在今年實現(xiàn)量產(chǎn)。同時，400Wh/Kg的三元半固態(tài)電池目前在公司實驗室已有原型樣品。
2022年，半固態(tài)電池量產(chǎn)上車的元年
事實上，不只是國軒，眾多電池廠商和車企紛紛宣布了半固態(tài)電池量產(chǎn)上車的計劃。而2022年，可以說是半固態(tài)電池量產(chǎn)上車的元年。
今年3月份，在中國電動汽車百人論壇上，衛(wèi)藍新能源首席科學家、創(chuàng)始人李泓透露，衛(wèi)藍新能源正在與蔚來合作，計劃基于蔚來ET7推出單次充電續(xù)航1000km的混合固液電解質電池，且該電池最早預計于今年年底，或明年上半年開始量產(chǎn)。
據(jù)了解，在蔚來ET7上，其電池包容量將達到150kWh，系統(tǒng)能量密度為360Wh/kg。
2022年1月22日，東風-贛鋒高比能固態(tài)電池（實為半固態(tài)）E70示范運營車在江西省新余市首發(fā)，首批投放的50臺東風風神E70完成交付。
據(jù)悉，該款電池能量密度與目前主流三元電池類似，能量密度在260Wh/kg附近，與國軒剛剛發(fā)布的半固態(tài)電池幾乎一致。
另外，在產(chǎn)品路線規(guī)劃方面，贛鋒鋰電第二代固態(tài)電池單體能量密度將達到360Wh/kg，而第三代固態(tài)電池能量密度將達到420Wh/kg。在產(chǎn)品迭代上，贛鋒鋰電與國軒也是出奇的相似。
2022年1月13日，孚能科技在與投資者互動時表示：“公司第一代半固態(tài)電池（能量密度330Wh/Kg）送樣給整車廠客戶獲得了良好反饋。”據(jù)了解，目前孚能科技的產(chǎn)品主要供應給奔馳。
除了贛鋒鋰電、衛(wèi)藍新能源、國軒高科，據(jù)了解，目前寧德時代、比亞迪、孚能科技、蜂巢能源等國內(nèi)電池廠商，以及大眾、豐田、本田、寶馬、松下等國際巨頭均在固態(tài)電池和半固態(tài)電池領域有所布局。
可以看到，自2022年以來，關于半固態(tài)電池量產(chǎn)上車的信息不斷曝出。而2022年，堪稱是半固態(tài)電池量產(chǎn)上車的元年。
半固態(tài)電池將加速淘汰燃油車
對于半固態(tài)電池的量產(chǎn)上車，不少業(yè)內(nèi)人士分析認為，這將勢必將加速淘汰燃油車。
眾所周知，如今眾多車企都在爭分奪秒，推出全面的電動化轉型戰(zhàn)略。而歐美等發(fā)達國家，更是明確了“禁燃令”的時間表。
比如英國由原先的2040年，一下子“縮減”十年，提前至2030年。由此可見，對于這類燃油汽車“淘汰”的強大決心。
和英國一樣在2030年前禁售燃油車的國家還有6個，為丹麥、德國、冰島、斯洛文尼亞、瑞典和荷蘭。而其中挪威更早，為2025年。
至于中國方面，在2021年5月的時候，我國也在《中國傳統(tǒng)燃油車退出時間表研究》報告中提到，有望在2050年全面實現(xiàn)燃油車退市.....
從時間表來看，全球主流國家離禁燃也就10年-20年的時間。那么，想要加速燃油車的淘汰，純電動車在技術上就必須實現(xiàn)質的突破。至少保證純電動車在安全性上足夠穩(wěn)定靠譜的同時，在用車體驗方面，要做到和燃油車無異。
而半固態(tài)電池的到來，將為純電動車的安全性和續(xù)航等方面帶來重大的突破。從而加速淘汰燃油車。
半固態(tài)電池的四大優(yōu)勢
首先，我們來簡單交代下半固態(tài)電池和全固態(tài)電池的概念。
所謂的固態(tài)電池，顧名思義，電池內(nèi)部的正極材料，負極材料，電解質均采用固體材料，同時去掉了隔膜的一類鋰電池。它又可以分為全固態(tài)鋰離子電池和全固態(tài)金屬鋰電池。目前研究基本傾向于全固態(tài)金屬電池。畢竟金屬鋰的能量密度為3860mah/g，約為碳的10倍。
相較之下，半固態(tài)電池通俗地說就是是固液混合電解質電池，是指任一側電極不含液體電解質，另一側電極含有液態(tài)電解質的電池。或單體中固體電解質質量或體積占單體中電解質總質量或總體積之比的一半。
簡單來說，半固態(tài)電池就是液態(tài)鋰離子電池與全固態(tài)鋰電池的折中方案。
其次，我們再來看看半固態(tài)電池有哪些優(yōu)勢？
1、續(xù)航更長
液態(tài)鋰離子電池的能量密度上限被公認為300Wh/kg-400Wh/kg左右。但事實上，目前國內(nèi)純電動車，能量密度目前能達到170Wh/kg、180Wh/kg就已經(jīng)算最優(yōu)秀。
相較之下，固態(tài)電池的能量密度很容易做到300-400wh/kg以上，理論能量密度更高達700Wh/kg，幾乎是現(xiàn)在最先進的鋰電池數(shù)據(jù)的一倍。
傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池中，需要使用隔膜和電解液，它們加起來占據(jù)了鋰電池中近40%的體積和25%的質量。而如果把用半固態(tài)電解質取代，正負極之間的距離（傳統(tǒng)上由隔膜電解液填充，現(xiàn)在由半固態(tài)電解質填充）可以縮短到甚至只有幾到十幾個微米，這樣電池的厚度就能大大地降低。
更小的電池體積，意味著可以放置更大容量的電池，提高續(xù)航表現(xiàn)，或者也能夠帶來駕乘空間的提升。
2、不怕低溫、解決續(xù)航打折和衰減問題
傳統(tǒng)液態(tài)鋰電子電池在低溫情況下，電池中的電解液會變的粘稠，電池中的內(nèi)阻會增加，導致鋰離子的運動速度變慢，因此會影響電池性能和容量揮發(fā)。這也是為什么現(xiàn)在純電動車一到冬天，續(xù)航就會大幅度打折。
而半固態(tài)電池中采用了固體電解質，固態(tài)形式的電解質不會因為低溫而影響電池性能。從而有效解決了純電動車冬季續(xù)航打折問題。
3、安全性更高
液態(tài)電池的安全性能始終是行業(yè)關注的一大焦點，針刺試驗幾乎成為了每一場電池新技術發(fā)布會的“保留節(jié)目”，而其液態(tài)電解液也被看作起火自燃事故背后的元兇。相較之下，半固態(tài)電池或固態(tài)電池沒有液態(tài)物質，或液態(tài)物質大幅度減少。因此當發(fā)生損壞、被穿刺時，將有效避免了自燃或者產(chǎn)生爆炸等情況。
以孚能科技的已量產(chǎn)的第一代半固態(tài)電池為例，該電芯已通過第三方測試認證：引入半固態(tài)凝膠電解質能顯著降低針刺過程電池溫度，可通過100%SOC刺穿測試。
4、使用壽命更長
根據(jù)可查資料顯示，目前半固態(tài)電池常溫循環(huán)2000次，容量保持率85%以上，同等條件下普通液態(tài)電池循環(huán)1200次，容量保持率只在80%左右。換言之，在電池壽命方面，半固態(tài)電池相比普通液態(tài)電池更長。這也意味著在二手車保值率上，擁有半固態(tài)電池的純電動車無疑更高。
因為有以上這些優(yōu)勢，半固態(tài)電池對比現(xiàn)在的液態(tài)鋰離子電池，在續(xù)航、安全性、二手車保值率方面，都會有質的提升，同時讓產(chǎn)品性能徹底超越燃油車。
相比全固態(tài)電池贏在時間和成本
大眾汽車曾表示，固態(tài)電池是未來新能源汽車的動力電池。
固態(tài)電池在能量密度、輸出電流穩(wěn)定性、服役壽命、體積等方面均具備優(yōu)勢，而最突出的優(yōu)勢便是安全性及續(xù)航里程：固態(tài)電解質不可燃、耐高溫、無腐蝕、不揮發(fā)；另外數(shù)據(jù)顯示，其續(xù)航時間可達傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池的2-3倍。
然而，即使如此，固態(tài)電池的實際情況可能并沒那么樂觀。
此前，專注新能源、電動汽車等領域的韓國研究機構SNE發(fā)表了一篇文章，給固態(tài)電池的量產(chǎn)落地潑了一盆冷水。
SNE公司在今年的“下一代電池研討會”（Next Generation Battery Seminar (NGBS)）上，對全固態(tài)電池展開了討論。該公司認為，依目前的情況來看，全固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化還存在諸多問題，可能在2030年前都很難實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。
主要原因，有以下兩點：
1、成本太高
之所以量產(chǎn)極具困難，很重要的原因是固態(tài)電池的成本太高。
第一，是原材料的成本太高，比如鋰硫化物的價格是碳酸鋰的5-10倍左右；
第二則是全固態(tài)電池對于生產(chǎn)環(huán)境與原材料純度的要求太高，導致對于生產(chǎn)設備的投資較高。
基于以上這些情況，SNE預計全固態(tài)電池的成本至少是鋰離子電池的兩倍。
相比之下，半固態(tài)電池可兼顧液態(tài)電池和全固態(tài)電池的性能優(yōu)勢，可以最大程度兼容現(xiàn)有工藝、設備及材料，具備快速落地的可能。
據(jù)了解，衛(wèi)藍新能源已于去年實現(xiàn)半固態(tài)電池量產(chǎn)和批量銷售，之所以能快速推向市場，就是因為盡可能地借用現(xiàn)有液態(tài)電池裝備和工藝，其中僅有10%-20%的工藝設備要求不同，主要包括固態(tài)電解質膜引入、原位固化工藝、負極一體化工藝等。
換言之，半固態(tài)電池在裝配上與現(xiàn)有液態(tài)電池生產(chǎn)線有超過80%的兼容性，剩下20%可以通過生產(chǎn)線改造完成，不需要大改就能實現(xiàn)規(guī)?；⒆詣踊透咝Я慨a(chǎn)。
此外，國軒內(nèi)部人士向電駒透露，目前國軒的半固態(tài)電量產(chǎn)產(chǎn)線已在緊鑼密鼓建設中，預計明年上半年正式投產(chǎn)。而隨著產(chǎn)能不斷提升，其制造成本也會隨之降低。
2、技術難度太大
除了成本之外，全固態(tài)電池目前仍有不少的技術瓶頸。
據(jù)了解，全固態(tài)電池如果從電解質的角度來分類，大致可分為硫化物基、氧化物基和聚合物基三類。根據(jù)SNE的報告，其每一類電解質都存在著不同的技術問題。
硫化物基電解質具有較好的離子電導率，但化學穩(wěn)定性較差，在潮濕環(huán)境下易與空氣中的水和氧氣發(fā)生反應，產(chǎn)生有毒氣體硫化氫。
氧化物基電解質雖然在空氣中具有更好的穩(wěn)定性，但對制造工藝要求很高，需進行高溫燒結陶瓷工藝生產(chǎn)，這種制造方法能耗高且耗時長，且超薄固體電解質片的形式，在批量生產(chǎn)上更是十分困難。
而聚合物基電解質相對于其他兩種電解質材料而言要容易制造的多，但問題在于，這類電解質在室溫下只能提供10-7S/cm離子電導率，甚至遠低于液態(tài)電解質10-3S/cm的常規(guī)離子電導率。此外，聚合物基電解質的耐高壓性也較差，只能適配磷酸鐵鋰陰級，限制了應用聚合物基電解質電池的能量密度。
對此，有不少技術專家認為，完全沒有電解液的全固態(tài)電池目前技術上還達不到。但是，兩年內(nèi)將車用半固態(tài)電池實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化是有可能實現(xiàn)的。
半固態(tài)電池或是未來十年的主流?
一個技術完全意義上的成功，應該是能否量產(chǎn)？能否普及？這其中的關鍵點就是成本。
如今純電動車市場份額不斷增長，很重要的一個原因除了諸如續(xù)航、充電等技術的不斷突破之外，還有成本的降低。
中國電池產(chǎn)業(yè)研究院院長吳輝認為，經(jīng)濟性決定了產(chǎn)品量產(chǎn)程度。這也是很多業(yè)內(nèi)人士并不看好固態(tài)電池的原因。甚至有業(yè)內(nèi)人士認為：全固態(tài)電池沒戲，半固態(tài)電池才是未來十年的主流。
對此，浙江鋒鋰新能源總經(jīng)理許曉雄表示，固液混合的半固態(tài)電池或是動力電池領域的終級路線。
“以走向產(chǎn)品為目標，從能量密度、倍率、循環(huán)、工作溫區(qū)、安全性、量產(chǎn)能力和成本七個維度對比半固態(tài)電池與傳統(tǒng)液態(tài)電池性能，雖然半固態(tài)電池每一項指標不能達到完美，但有均衡綜合優(yōu)勢?！痹S曉雄進一步強調：“全固態(tài)電池低溫性能、成本、規(guī)模量產(chǎn)還難以突破，因此全固態(tài)電池不一定用得上?！?/p>
其實，換我們可以換個角度來看。我們之所以希望電池領域能夠不斷取得突破，很重要的是一個原因是目前傳統(tǒng)的液態(tài)鋰電池并不完美，它的能量密度有限，它的安全性還存在著諸多問題。
據(jù)工信部公布的《中國制造2025》中對電池技術的相關指導意見，到2025年、2030年兩個時間節(jié)點，動力電池單體能量密度需達到400Wh/kg、500 Wh/kg。而目前占車載電池主流份額的液態(tài)鋰離子電池，就算在最新技術的加持下，也很難突破400Wh/kg的能量密度上限。
但是，從目前已經(jīng)量產(chǎn)的半固態(tài)電池來看，其在電池能量方面已經(jīng)有了很大的突破。比如國軒高科的260Wh/kg半固態(tài)電池，其續(xù)航就可以突破1000km。
我們可以想象，當半固態(tài)電池能量密度突破400Wh/kg時，未來續(xù)航還會更大的提升。甚至突破1500km、2000kmye也并不是沒有可能。到時，對于用戶而言，純電車不再有續(xù)航焦慮的問題，而是“續(xù)航過?！钡膯栴}。
不僅如此，半固態(tài)電池在安全性上，也會得到進一步提升，同時又不像固態(tài)電池那么高的生產(chǎn)成本以及時間成本。
那么，既然半固態(tài)電池在性能方面已經(jīng)達到我們的實際需求，又何必舍近求遠再去搞全固態(tài)電池呢？
當然，也有一些業(yè)內(nèi)人士對此有不同的看法。
國軒一位技術人士向電駒表示，不同使用情景對產(chǎn)品的續(xù)航有不同的要求，不斷提高續(xù)航是適應不同使用情景需求的基本前提。此外全固態(tài)電池技術相比半固態(tài)，理論上還有更高的安全優(yōu)勢。因此，國軒仍會積極投入研發(fā)資源，推動全固態(tài)電池應用落地。
在國軒看來，技術是永無止境的。國軒手里已經(jīng)有了可以隨時量產(chǎn)上車的半固態(tài)電池，同時下一代電池也即將落地。已經(jīng)形成技術護城河的國軒，并不介意繼續(xù)投入全固態(tài)電池的研發(fā)和量產(chǎn)落地，將自己的護城河挖的更深一點。
電駒小結
一方面，半固態(tài)電池能夠為電動車帶來更高的續(xù)航，更優(yōu)秀的安全性，解決了用戶的續(xù)航焦慮。而另一方面，結合當下400V快充，甚至800V快充的普及，屆時純電動車將完全告別充電焦慮，出行便捷體驗與傳統(tǒng)燃油車幾乎一致。
到那時，李斌口中的那句“我不理解為什么還有人買燃油車”，余承東所言的“買燃油車就跟買功能機”，才可以談得上言之有據(jù)。
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