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全固态电池,“鸿沟”难跨

放大字体缩小字体发布日期:2023-06-20 12:00:23 浏览次数: 50


半固态的“擦边球”

虽说传统锂离子电池的能量密度越来越接近理论上限,但是,目前全固态电池由于其特性,能量密度高的优势还显现不出来。

特别是宁德时代发布“凝聚态电池”后,固态电池略显尴尬。除了安全性和寿命问题,能量密度也被半固态电池给“超了”。

“全固态电池的难度是非常大的,所以,大家现在把固态电池概念拓展得非常广。”换句话说,全固态电池是个很理想化的“坑”,那么,打着固态电池旗号的半固态电池正好是不错的解决之道,也不断有新的突破。半固态电池的量产,也不断提上日程。

这里解释一下,依据电解质分类,电池可细分为液态(25wt%)、半固态(5-10wt%)、准固态(0-5wt%)和全固态(0wt%)四类,其中半固态、准固态和全固态统称为固态电池,所以“打擦边球”也没毛病。

比如,上汽连续投资的清陶能源,去年官方披露的信息是,第一代固态电池(半固态电池)已完成装车试验,单体能量密度达到368wh/kg(相比磷酸铁锂电池,能量密度提升100%以上),测试车辆最大续航里程达1083公里。

2024年上半年,智己汽车搭载固态电池的高性能、长续航车型将首先实现规模化量产。2025年起,双方还将联合推出新一代固态电池,相关技术方案可以大幅提升电动车续航里程,彻底解决“里程焦虑”,同时,电池成本更比同等规格磷酸铁锂或三元离电池低10~30%。

此外,蔚来ET7、东风E70、岚图追光等车型,都曾宣布搭载半固态电池。5月24日,蔚来在发布会上表示150kWh半固态电池包将于7月上线,“该电池包采用超高镍正极+预锂化硅碳负极+固态电解质(固态 + 液态)+隔膜。”而用上该电池包的 ES6,CLTC 纯电续航达到 930 公里。

不过,蔚来联合创始人、总裁秦力洪表示,150kWh电池包成本相当于一辆ET5(75kWh电池版整车32.8万元,租赁25.8万元),可见成本有多高。所以,还需要进一步降本。

当然,资本市场对于固态电池更是波澜不惊。毕竟,固态电池早已不是新话题,而且,经过多年炒作之后,其前景仍晦暗不明,存在巨大分歧。

比如,深度绑定大众的QuantumScape,在全固态电池的开发上也遭遇了股价“滑铁卢”。虽说800次循环后至少保持80%的容量,1000Wh/L存储电量(380~500Wh/kg)续航提升80%,最高可达2000公里,不过量产时间依旧遥遥无期。

不过,在全球范围内,针对全固态电池的研发还是如火如荼。日系和韩系是真的急了,因为在锂离子电池方面是没法跟中国企业竞争了,那就只有在全固态电池上一较高下了。

目前的总体现状是,日本起步最早,押注硫化物路线,在固态电池专利数上遥遥领先,而韩国企业的竞争力同样强。据Patent Result统计,截至2022年3月,全球专利数排名前十的全部是日韩企业。

而韩国也是主攻硫化物技术体系,虽然电芯开发速度稍逊日本,但正负极材料研发具有优势,代表企业有三星SDI、LG、SKI等。

比如,三星SDI公司的全固态电池同样采用硫化物电解质,以及高镍NCA正极、新型负极和堆叠技术。Nature Energy公布的信息显示,三星SDI引入了Ag-C复合负极、不锈钢SUS集电器、硫银锗矿(辉石型硫化物)电解质以及LZO涂层技术。

通过以上的组合技术方案,解决了负极锂离子过量不均匀沉积等问题,电池实现了1000次以上充放电循环,能量密度为900Wh/L,库伦效率>99.8%。而丰田、松下的能量密度大概在700Wh/L,库伦效率约90%。

LG公司则开发的是聚合物和硫化物固态电池,引入差异化的材料和工艺创新技术,例如NCMA(添加铝的四元电池)和LongCell,与现有技术相比,能量密度提高16%,行驶里程提高至少20%。

你追我赶之际,这次丰田也再次“秀”全固态电池。而一个不容忽视的细节是,丰田是有两手准备的,它的双极性镍氢电池也是主攻方向。只是,全固态电池的“鸿沟”不是那么容易跨越的。很有可能,就是“世界大同”一般的理想而已。所以,别太钻牛角尖。

原文标题 : 全固态电池,“鸿沟”难跨

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关键词: 电池 固态 电解质

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