固態(tài)電池再次進(jìn)入市場(chǎng)視野。這次有望實(shí)現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(zhù)明顯不同的預判。

日產(chǎn)汽車(chē)2月7日稱(chēng)，其將在2025年生產(chǎn)第一批低成本固態(tài)電池，并計劃于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(chē)；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規劃于2023年上市。

從技術(shù)進(jìn)展角度看，即使未來(lái)在可見(jiàn)的時(shí)間表內，能實(shí)現固態(tài)電池商業(yè)化全面落地，但在短期內，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)界出現一則不太起眼的信息：日產(chǎn)汽車(chē)稱(chēng)“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(chē)”。

日產(chǎn)負責歐洲研發(fā)的高級副總裁David Moss近期對外透露日產(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(chē)固態(tài)電池研發(fā)，計劃配套建立一套試點(diǎn)生產(chǎn)設施，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(kāi)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(kāi)發(fā)現有的鋰離子電池技術(shù)，目標是在未來(lái)數年內推出下一代電池；到2028年推出無(wú)鈷電池，這將有助于將電池成本降低65%。

這項降本計劃，看來(lái)并非僅限于營(yíng)銷(xiāo)考慮。日產(chǎn)此前表示，在2028財年之前，日產(chǎn)計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。但這項計劃與固態(tài)電池或許無(wú)關(guān)，故固態(tài)電池很可能是日產(chǎn)關(guān)于電池降本計劃中的一個(gè)環(huán)節，或一個(gè)新方向。

與日產(chǎn)類(lèi)似，國內對于固態(tài)電池的關(guān)注度也很高，動(dòng)作持續不斷。相比日產(chǎn)，國內現正努力推動(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(méi)有標準產(chǎn)業(yè)定義。

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

半固態(tài)電池具有和固態(tài)電池類(lèi)似的優(yōu)點(diǎn)。以國軒高科半固態(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)現更長(cháng)的續航。

長(cháng)安深藍在半固態(tài)電池方面的研發(fā)，最近也有了初步結果：目前進(jìn)入工程化研發(fā)階段。根據長(cháng)安深藍規劃，預計半固態(tài)電池將于2023年正式搭載整車(chē)。

公開(kāi)資料顯示，國內現在第一條半固態(tài)電池量產(chǎn)線(xiàn)，已于2022年10月投產(chǎn)，擁有自主研發(fā)高電導率氧化物固態(tài)電解質(zhì)材料和電解質(zhì)導入工藝設備。這條產(chǎn)線(xiàn)在重慶兩江新區魚(yú)復新城，擁有方為北京太藍新能源科技有限公司。

蔚來(lái)汽車(chē)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，國軒與高合，衛藍與蔚來(lái)合作等。

固態(tài)電池方面，1月30日，國投招商宣布完成對贛鋒鋰業(yè)控股子公司贛鋒鋰電的投資，支持其加大對固態(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，規劃在重慶建設國內最大的固態(tài)電池生產(chǎn)基地。

綜合國內在這塊領(lǐng)域的動(dòng)態(tài)，可以發(fā)現，在中國裝機量前十的動(dòng)力電池企業(yè)中，國軒高科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(kāi)發(fā)，壽命與安全已均通過(guò)國標測試。

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)驗室研發(fā)出國內首批20Ah級硫系全固態(tài)原型電芯，能量密度達350Wh/kg-400Wh/kg，已通過(guò)針刺/200°C熱箱等實(shí)驗。

產(chǎn)業(yè)和商業(yè)存在價(jià)值分歧

東風(fēng)集團是國內首家搭載固態(tài)電池的整車(chē)商，也是最早入局固態(tài)電池自主開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的車(chē)企之一。

東風(fēng)集團在2018年就成立了固態(tài)電池項目組。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(kāi)啟示范運營(yíng)。

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

蔚來(lái)的動(dòng)作不及預期，原計劃于2022年年底在ET7車(chē)型上批量搭載由衛藍新能源研發(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(xiàn)。這條產(chǎn)線(xiàn)第一代半固態(tài)電池液體含量區間為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，預計在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)化的障礙主要是因為，鋰離子在固態(tài)電池內部傳輸效率低，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(guò)渡金屬氧化物，負極材料是石墨，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極——金屬鋰負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(guò)500Wh/kg。

但在現實(shí)應用層面，用鋰金屬做負極材料，實(shí)際效果不佳，成本還較高，無(wú)法達成理論優(yōu)勢。

那怎么辦？

金屬鋰做負極的理論優(yōu)勢，可以通過(guò)將熱穩定性差、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(jiàn)聞，固態(tài)電池電解液含量的基準線(xiàn)是10%。從技術(shù)實(shí)現的時(shí)間表推測，“實(shí)現半固態(tài)需要約3年時(shí)間，全固態(tài)約為5年或更長(cháng)?！?/p>

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(chē)商或電池商目前宣稱(chēng)的商業(yè)化速度有明顯不同。

另外有工程師對華爾街見(jiàn)聞?wù)f(shuō)，固態(tài)電池在車(chē)用層面，就眼下的技術(shù)和未來(lái)的成本看，車(chē)用前景不佳，但在消費電子比如蘋(píng)果智能手機上應用，則商業(yè)空間巨大。但這個(gè)方向，目前國內產(chǎn)業(yè)界尚無(wú)人宣稱(chēng)有無(wú)研發(fā)。

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關(guān)鍵詞： 能量密度