半固态电池技术路线引发行业battle,半固态电池会先实现量产吗?

2021-12-20      1572 次浏览

目前,三元锂电池磷酸铁锂电池仍是新能源汽车动力电池的两大主流技术路线,然而受制于前者的安全稳定性和后者的能量密度问题,固态电池因兼具高安全性、高能量密度和更长循环寿命已逐渐成为业界共识,将成为未来电池发展的重要技术方向之一。但是目前固态电池离完全商业化还有一定差距,不少行业人士认为,半固态电池或许先固态电池一步实现量产。


半固态电池呼声高,车企和电池厂家市场竞相追捧


近年来,固态电池成为资本市场、电池企业和各大车企争先追捧的对象。


在前不久的第十三届中国汽车蓝皮书论坛中(以下简称:蓝皮书论坛)固态电池圆桌讨论环节上,北汽集团副总经理廖振波呼吁电池厂尽快量产兼具安全和高能量密度的半固态电池,早日给整车企业提供安全可靠的固混电池。


国内众多锂电池生产企业也都布局了固态锂电池技术开发,宁德时代在聚合物固态锂金属电池和硫化物基固态电池方向有研究;软包巨头孚能科技表示半固态电池已经进入到量产阶段。


国际主流车企如丰田、大众、宝马、本田、日产、现代等都在加码固态电池技术的研发投入,希望在下一代动力电池技术竞争中占据主导权。据了解,大众将在欧洲建厂生产固态电池,并有望在2024-2025年间实现量产;宝马于2017年开始牵手SoildPower开发固态电池;丰田侧重硫化物固态电解质技术路线,据称有望在2022年推出搭载该技术固态电池的车型;现代则投资了IonicMaterials以开发固态电池,而后者股东还包括三星和戴森。


半固态电池发展路线存争议


车企和电池企业对半固态电池的应用前景存在分歧。


作为整车企业代表,北汽集团副总经理廖振波和孚能科技董事长王瑀非常看好半固态电池的前景,安驰科技总经理、创始人徐小明也认为半固态电池可以提升电池的安全性;不过,蜂巢能源董事长杨红新则对半固态电池商业化价值存在疑虑;宁德时代21C创新实验室前瞻技术部部长郭永胜则认为半固态电池的能量密度不会有提升。


在廖振波看来,目前车企业亟需解决的问题是从原来追求的第一要素能量密度、成本,转变为现在追求的三要素排序为安全、成本,以及性能。


廖振波认为,电池成本不仅仅是采购成本,还要考虑售后和召回的情况。


每年到夏季的时候,新能源汽车就会出现着火事故,汽车召回的比例越来越大。“按照中国的召回制度,万分之四的设计安全的质量事故就要召回,这样给整车企业的损失是非常大的,所以现在我们把成本的问题分开,一个是采购成本,再一个是后面的售后服务,包括刚才说的召回服务,所有成本加在一起。所以不单纯的说采购成本了,所以成本问题实际上在安全保障不了的情况下,成本是高的,所以整车企业最重要的是讲究安全。”


廖振波认为,固混电池当5%-10%是液态的时候,应该是比较安全的,同时能量密度也满足汽车企业的要求。他强烈呼吁这些电池企业,赶快将固混电池产业化,给整车企业提供安全可靠的固混电池。


但也有一些电池企业认为半固态电池商业化价值不大、能量密度没有提升。


蜂巢能源科技有限公司董事长兼CEO杨红新认为,半固态电池技术解决了可以量产的问题,但是不代表可以大规模商业化。大规模商业化需要有可工程化的能力支撑它,而且有用户愿意为它买单,“现在我们找不到半固态电池的核心卖点在里。”


杨红新认为,半固态的成本会增加、产线要调整,不过第一代产品对产线的影响不是很大,所以,技术问题可以解决,可以量产,但是大规模商业化,这个有相当的不确定性。产品方面,他们今年明年都可以装车。


杨红新认为,未来十年的主流还会是三元、铁锂、镍锰。


半固态电池综合优势突出


随着研发进程加快,固态电池能否颠覆现有材料体系也是业内关注的热点。


对此,深圳新宙邦科技董事长覃九三持否定意见:“对电池能量密度要求特别高的部分领域会有固态电池的发展空间,但即便固态电池推出来,早期也不会在某些方面形成优势,不同方案有不同特长。现在是动力电池技术百花齐放的时代,哪个技术率先突破都可能。”


相比之下,半固态电池可兼顾液态电池和全固态电池的性能优势,可以最大程度兼容现有工艺、设备及材料,具备快速落地的可能。据了解,卫蓝新能源已于去年实现半固态电池量产和批量销售,之所以能快速推向市场,就是因为尽可能地借用现有液态电池装备和工艺,其中仅有10%-20%的工艺设备要求不同,主要包括固态电解质膜引入、原位固化工艺、负极一体化工艺等。


许晓雄指出,固态电池不会颠覆锂离子电池生产线,半固态电池在装配上与现有液态电池生产线有超过80%的兼容性,剩下20%可以通过生产线改造完成,不需要大改就能实现规模化、自动化和高效量产。


即使是全固态电池,对现有材料体系的影响也有限。吴辉认为,全固态电池会完全取代电解液和隔膜,但正负极活性材料还将保持原有材料体系,如开发高能量密度全固态或固液混合电芯的正极材料还是高镍三元,负极材料仍是石墨或硅碳等,铜铂、铝铂仍用于正负级,卷对卷工艺和电池组装工艺也没有太大变化。

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