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固态电池爆火 电动汽车的颠覆性革命 终于要来了?

京港台:2024-4-15 05:07| 来源:电动车公社 | 评论( 12 )  | 我来说几句


固态电池爆火 电动汽车的颠覆性革命 终于要来了?

来源:倍可亲(backchina.com)

  最近,固态电池又一次在车圈火了起来,热度前所未有。先是全方位硬刚小米SU7、后来因发布会标注错误道歉的智己L6,官宣成为首个搭载“准900V超快充固态电池”的量产车型,CLTC续航将超过1000公里。

  

  无独有偶,广汽埃安的高端品牌昊铂,也高调发布了最新的固态电池技术。

  在前期宣传海报上,昊铂特地注明了“真的要来了”、“全固态”、“100%固态电解质”等等吸睛的标语,甚至说要在2026年量产装车。

  

  一时间,多家固态电池概念股纷纷飘红,涨幅远超汽车行业平均水平。

  

  而早在去年12月份,蔚来CEO李斌就开着一辆搭载150度电半固态电池的ET7,在气温只有-2℃的环境下,直播完成了从上海到厦门的1000公里续航挑战。

  这也让某些网友直呼:2020年NIO Day上放出的“半固态电池”鸽子,在4年之后终于要落地了!

  

  关于固态电池的消息接连不断曝出之后,更是有小伙伴表示:“等等党又胜利了”!

  

  与此同时,也有一些小伙伴对信息的真实性表示质疑:

  

  当然,对固态电池落地这件事表示质疑的,还有很多业内资深人士。

  早期智己CEO刘涛在微博上披露关于智己L6固态电池相关信息的时候,腾势销售事业部CEO赵长江就曾经发难:“这个时候宣传半固态电池,就是在玩文字游戏!”

  

  

  智己刘涛也是毫不示弱,回怼道“文字游戏不是我们擅长的”。

  

  但巧合的是,就在上个月,宁德时代董事长曾毓群也对固态电池落地表示了质疑。

  “电动汽车固态电池距离商业化还有数年时间,这项技术还不够完善,缺乏耐用性,且仍然存在安全问题。我们完全支持固态电池,我在这方面已经投资了10年。

  我几乎每个月都会了解研发人员在固态电池方面的工作,所以我知道所有的进展。”

  可见,行业里对于“固态电池装车”这件事,不仅分成了泾渭分明的两派,更是伴随着浓烈的火药味。

  那么,作为汽车电动化的“终极技术”和“颠覆性革命”,现阶段的固态电池到底靠不靠谱?距离大规模量产普及还有多远?我们不妨借此机会,具体分析一下。

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  实际上,无论蔚来、智己还是昊铂,都不是第一个把固态电池搬上量产车的。

  去年4月份上市的岚图追光,就已经搭载上了半固态电池!

  

  正常来说,这么里程碑式的技术革新,车企应该抓住机会大肆宣传才对。但显然,岚图并没有这么做,而是选择了“低调行事”。

  除了岚图本身的品牌调性之外,细看一下这块半固态电池的性能参数,也能发现原因。

  580km的纯电续航,比不上高配车型云母电池的730km。同样,能量密度方面追光半固态电池包只有170Wh/kg,也不如云母电池的212Wh/kg。

  

  所以首次落地的半固态电池更像是一次试水,用更先进的概念看看业界的反响。根据反馈,再决定是推出技术更先进的固态电池,还是沿用现阶段成熟的三元锂体系。

  不过,这次智己L6上搭载的“第一代光年固态电池”,在性能上跟岚图半固态就完全不是一个量级的了。

  其单体电芯的能量密度达到了惊人的368Wh/kg,估算整包能量密度至少在250Wh/kg以上。

  对比一下现阶段其他主流电池的能量密度,比亚迪刀片电池140Wh/kg,宁德时代神行电池145Wh/kg,特斯拉4680电池242Wh/kg,宁德时代麒麟电池255Wh/kg……

  所以单从能量密度上来说,智己L6的光年固态电池,确实达到了第一梯队的水平。

  

  此外,智己L6光年版的整车电压为875V,峰值充电功率可达400kW。这意味着光年电池在充电速度方面,也是不输市面上主流的800V电池包的。

  虽说后来经过证实之后刘涛承认,“光年固态电池”并非全固态电池,而是跟岚图追光一样的“半固态”,即固态电解质电池。

  但不得不承认,仅仅用了1年的时间,从岚图到智己,半固态电池在性能上获得了如此巨大的提升,量产落地之后对整个新能源汽车行业来说,必定是存在积极意义的。

  那么,智己到底是怎么做到的呢?

  - 2 -

  动力电池的所谓“液态”、“固态”、“半固态”,指的是内部用于传导锂离子介质的物理性质。

  其中“半固态”是介于液态和纯固态之间的一种状态,行业里普遍定义是电解液含量在10%以下,将原本电解液的部分替换为固态电解质。

  固态电解质相比电解液来说,最明显的优势就是不易燃烧和爆炸,安全性是比较好的,理论上可以从根本上解决电动车令人诟病的自燃问题。

  得益于固态电解质安全性高的优势,工程师可以放开手脚采用能量密度更高的正负极材料,从而增加电池包的能量密度。

  

  智己L6光年电池的正极采用了超高镍三元材料,估计镍含量接近90%。而目前液态三元锂电池能量密度最高的,最多只敢采用80%镍含量的8系正极材料,不敢再把镍含量往上提了,不然自燃风险会大大增加。

  光年电池的负极,也采用了能量密度更高的硅碳负极,而不是目前最常用的石墨负极。

  这也就解释了,为什么同为半固态电池,光年电池在能量密度上能做到碾压岚图追光半固态电池,核心是因为光年电池在正负极材料方面应用更为激进。

  固态电解质种类繁多,大体上可以分为三大类,氧化物、硫化物和聚合物,三种电解质各自有各自的优缺点。

  氧化物电解质一般都是矿物、陶瓷之类的,比如氧化锌、钙钛矿、氧化铈、钼酸镧等等,优点是成本较低,缺点是导电率普遍较低,可能会影响快充性能。部分氧化物电解质还存在热稳定性较差的问题,容易变质失效,导致循环寿命降低。

  

  硫化物电解质一般指的是硫化锂、硫化盐之类的,优点是导电性比氧化物电解质要强很多,但缺点是接触空气就会释放出剧毒的硫化氢气体,因此对电池包密封性和碰撞安全有着极高的要求。

  

  聚合物电解质一般是有机高分子材料,优点是热稳定性较好,缺点是导电率不足,机械强度差容易发生开裂,因此充电倍率和循环寿命是需要解决的问题。

  

  智己L6光年电池电解液含量在5-10%之间,其中固态电解质是以氧化物为主,聚合物为辅的混合固态电解质。

  因此,综合前面所分类的材料性质来看,光年电池上车首先要解决的就是导电率低,不过既然智己敢声称光年电池支持900V超快充,可实现“充电12分钟,续航+400公里”,势必是已经攻克了这一难题。

  据工程师透露,为了增强光年电池的导电性,他们在电池内部加入了高导电性的10%浸润液,同时采用行业首创的“干法固态电解质层一体成型工艺”,使得固态电解质的密度提升,两项技术都有利于降低电芯内阻。

  

  此外,即使只是半固态电池,成本也是个大问题。

  去年蔚来总裁秦力洪在测试ET7半固态电池时表示,电池的成本已经接近一辆蔚来ET5了,超过29万元。

  不过令人惊喜的是,智己L6光年电池版本预售价竟然不超过33万元!

  这个价格不仅成了最便宜的“1000km纯电车”,也对特斯拉Model 3、小米SU7等对手形成了较大的威胁。同时也意味着,智己很有可能已经攻克了半固态电池成本这道瓶颈。

  

  任何工业产品的降本,都离不开规模化量产,于是就引出了另一个问题,智己L6光年版,能保供货吗?

  关于这个话题,我也在发布会后采访了智己CEO刘涛。

  他给出的答案是,短期内的产量肯定不高,因为要确保电芯的一致性,但攀产能的速度会非常快,下半年肯定会批量交付(说不定价格还会有惊喜)。

  至于这块半固态电池的产能到底能有多少,就不得不扒一下为智己L6提供半固态电池的供应商——“清陶能源”了。

  作为一家2014年成立的电池新势力,上汽集团对其寄予了厚望,在去年的G+轮融资中投了27亿元,也成了清陶能源的大股东。

  

  目前,清陶能源已投产的产能有昆山总部的0.7GWh+宜春工厂的1GWh,长期规划新建产能约35GWh。

  按1.7GWh的已有产能来算,满产满销的话一年差不多能供1.3万辆车的出货量,这也和刘涛的说法相吻合。

  所以即使是半固态电池,短期内在车圈大面积普及的可能性并不高。各家电池厂商扩产、再到装车,怎么也要2025、甚至2026年。

  - 3 -

  而无论固态电池还是半固态电池,目前仍然绕不开阻碍其量产上车的一座大山——界面问题。

  具体来说,就是电池正负极与电解质接触的紧密程度。

  液态电池就好比泡温泉,水能完美的把人包裹住;固态电池就好比泡沙浴,沙子的包裹性肯定比水要差远了;半固态电池就好比泡泥浆,虽然包裹性肯定比沙子要强,但也保不齐里面出现气泡,并不完美。

  

  对电极的包裹性不强的话,就会造成类似插座没插紧的情况,导致电极与电解质接触不良。

  再加上物体都有热胀冷缩,行车过程中又会发生颠簸,久而久之就会更容易导致电池失效,影响电池使用寿命。

  虽然智己L6发布会上并未提及光年电池的循环寿命,但查阅清陶能源的资料发现,其一代半固态电池的循环寿命只有800次。

  对比一下其他电池的循环寿命,普通磷酸铁锂电池在3000次左右,三元锂电池在2000次左右。

  

  显然,现有固态电池的循环寿命并不能达到普通电池的水平。

  至于智己L6的光年电池循环寿命是多少,官方资料中只是提到了“正极表面的高致密性固态电解质层能实现超低界面阻抗”,“降低固态电池内阻”。

  即将到来的固态电池表现如何,还要等智己L6等新车上市后,才能得到确切的答案。

  - 4 -

  说完了智己L6的光年电池,再来简单聊聊广汽最新发布的“期货”——100%全固态电池,这款电池预计将在2026年正式在埃安旗下高端品牌昊铂上应用。

  

  从参数上来看,昊铂纯固态电池能量密度达到了400Wh/kg,比智己L6的还要高,上车之后同样可以实现纯电续航1000公里以上的效果。

  

  正极材料方面,官方称采用了类似特斯拉4680的干电极技术,正极材料方面能量远高于目前主流电池,但具体材料是什么并未公布。

  

  负极方面,采用的是海绵硅负极,已经把碳完全去掉了,其能量密度理论上是要比硅碳负极更高的。

  

  对于固态电池因界面问题导致循环寿命短的问题,是广汽团队重点攻克的难关。

  据广汽披露,这款固态电池通过导体包覆层、抑制电极热胀冷缩等技术,可以让这款固态电池实现循环150周之后,电池容量保持在90%以上。

  安全性方面自然不必多说,不起火、不自燃、可通过针刺试验等等,都是固态电池的固有优势,还可以通过200℃的热箱测试。

  不过,这次广汽披露的技术细节还是太有限了,最最关键的电解质到底是用的什么材料,充电倍率是多少,依旧是个谜。

  而后续产能如何爬升,如何控制电池成本,如何通过更多严苛的环境测试,这些都是全固态电池真正落地之前要面临的一道道难关。

  不管怎么样,希望2026年昊铂固态电池不要像去年宁德时代凝聚态电池那样跳票吧。

  写在最后虽然说无论全固态电池还是半固态电池,距离大规模量产上车仍然需要一定时间。但不得不说,随着车企和电池厂对新技术发起挑战,原本存在的难题正在肉眼可见地被一点点攻破。

  当全行业都在为止努力的时候,每次往前踏进的一小步,都是对下一阶段胜利的积累。

  真正到了固态电池落地量产的那一刻,相信新能源汽车会超越所有人的想象,一个崭新的电气化时代将会来临。

  这一天,真的近在咫尺了! 

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