半固態電池可以量產 但大規模商業化存疑

作爲電動汽車的“心臟”，動力電池的性能直接影響着車輛的行駛狀況。可以毫不誇張地說，電動汽車是“成也動力電池、敗也動力電池”。也正因此，無論是動力電池企業，還是新能源整車企業，都鉚足了勁試圖突破動力電池技術瓶頸。

目前來看，三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池仍是當下新能源汽車動力電池的兩大主流技術路線，然而受制於前者的安全穩定性問題和後者的能量密度問題，近年來固態電池逐漸被行業寄予厚望，並被認爲是最具革新性的技術路線，可以實現能量密度、耐用性、安全性的大幅提升。

20多家企業競逐固態電池

在行業發展大勢下，據不完全統計，全球範圍內致力於固態電池技術研發與應用的車企與動力電池企業有20多家，其中不少企業都宣佈要量產固態電池，並制定了相應的發展路線計劃。

國際上，大衆、豐田、本田、寶馬、松下等車企及電池企業均在固態電池領域有所佈局。其中，寶馬2017年就開始牽手Soild Power開發固態電池；豐田作爲較早着手研發固態電池的車企之一，側重硫化物固態電解質技術路線，有望在2022年推出搭載固態電池的車型；2020年年初，豐田宣佈與松下成立合資企業生產固態電池；同年，戴姆勒宣佈與加拿大魁北克水電公司合作開發固態電池技術，一旦達到量產狀態，將在戴姆勒旗下的電動汽車上使用。今年3月15日，大衆汽車在其首屆電池日上表示，未來動力電池的目標是固態電池。

擁有更高的性能的固態電池；圖片來源：大衆汽車

國內方面，清陶能源、寧德時代、贛鋒鋰業、輝能、北京衛藍、卡耐新能源等動力電池企業走在固態電池研發前列。據瞭解，清陶能源目前已開發出全固態電池，單體能量密度可達到430Wh/kg，量產階段可達到300Wh/g以上；寧德時代在聚合物固態鋰金屬電池和硫化物基固態電池方向都有研究；贛鋒鋰業年產億瓦時級第一代固態鋰電池研發中試生產線已建成試產；衛藍新能源2019年在江蘇舉行了固態電池項目奠基，計劃建成年產0.1GWh固態電池生產線；輝能科技稱2023年將開始全固態電池試產，2024年全固態電池量產。

此外，北汽集團、比亞迪等傳統車企，以及蔚來、天際、愛馳等新造車企業均在固態電池領域有所佈局。特別是今年1月9日，蔚來汽車在NioDay上發佈首款150kWh固態電池，搭載該電池的蔚來eT7轎車續航里程將超過1000公里的消息，再度點燃了業界對固態電池的關注度。

半固態是方向，大規模商業化仍存疑

在衆多企業的爭相佈局下，固態電池的商業化進程自然成爲行業關注的焦點。在日前召開的藍皮書論壇上，有關“固態電池何時能夠實現商業化應用”的話題就引發了一場激烈的討論。

安馳科技總經理、創始人徐小明表示，2030年之前，純固態電池很難看到，即便看到真正的固態，至少前三年到五年，其主要應用在消費類電子端，要做到安全性可控且用得起。

據瞭解，從電池結構本身來講，使用固體電解質的固態電池具有不可燃、不腐蝕、不揮發、不漏液等優勢，可極大確保電池的安全性。同時，用金屬鋰做負極的固態電池可匹配高電壓正極材料，進一步提升能量密度。但也正是由於這一固體形態，固態電池也存在着先天的缺陷。譬如，固態電解質的鋰離子遷移效率會直接影響固態電解質的離子電導率，電極與電解質之間的界面阻抗會上升等問題。

考慮到固態電池量產面臨的現實困難，以及新能源汽車對高安全、高能量密度動力電池的迫切需求，作爲折中方案，行業將混合固液電解質鋰電池作爲固態電池發展的過渡方案。“半固態電池是具備可行性的，可以解決安全性問題，然後再去提升能量密度。”徐小明說到。

北汽集團副總經理廖振波表示，固混電池當5%-10%是液態的時候，它應該是比較安全的，同時能量密度也滿足汽車企業的要求。同時他強調稱，在能量密度不降低的情況下，要增強安全性，別去走其他的路線，紮紮實實把固混電池做上去。“我強烈呼籲這些電池企業，不要猶豫了，趕快產業化，給整車企業提供安全可靠的固混電池。”

廖振波之所以發出這樣強烈呼籲，歸根到底還是動力電池的安全。他說到，目前車企亟需解決的問題已從原來追求的能量密度、成本要素，轉變爲現在追求的排序爲安全、成本、性能的三要素。他還特別提到，成本不僅僅是電池採購成本，還要考慮售後和召回的情況。

新能源汽車自燃現場圖

“每年到夏季，新能源汽車就會出現着火事故，汽車召回的比例越來越大。按照中國的召回制度，萬分之四的設計安全的質量事故就要召回，這樣給整車企業的損失是非常大的，所以現在我們把成本的問題分開，一個是採購成本，再一個是後面的售後服務，包括剛纔說的召回服務，所以在安全保障不了的情況下，成本是非常高的，所以整車企業最重要的是講究安全。”

孚能科技董事長王瑀亦表示，半固態肯定是未來的發展方向，“誰也不願意在生產電池過程當中有隱患，用了半固態電池，你的工廠再不會出現起火的問題”，終極目標還是要從材料本身去徹底解決這個問題。

不過，在蜂巢能源科技有限公司董事長兼CEO楊紅新看來，半固態電池技術雖然解決了可以量產的問題，但是不代表可以大規模商業化。“大規模商業化需要有可工程化的能力支撐它，而且有用戶願意爲它買單，現在我們找不到半固態電池的核心賣點在哪裡。”楊紅新指出，半固態的成本會增加、產線要調整，不過第一代產品對產線的影響不是很大，所以技術問題可以解決並實現量產，但是大規模商業化，還是有相當的不確定性。

鈉離子成動力電池技術新突破

整體來看，在諸多限制性因素的影響下，作爲折中方案的半固態電池可兼顧液態鋰電池和全固態電池的性能優勢，最大程度兼容現有工藝、設備及材料，具備量產落地的可能。不過在大規模商業化應用上，其仍存在一定的不確定性。那麼，在半固態電池真正實現商業化應用之前，動力電池技術路線還會有哪些新的突破？

“我覺得鈉離子電池是非常好的突破，鈉離子電池未來很重要的一點是鈉的資源比較豐富、成本比較低，另外鈉離子電池價格比較便宜，缺點是能量密度比較低。”孚能科技董事長王瑀說到。

今年5月21日，寧德時代董事應對長曾毓羣在股東大會上就透露，將於今年7月份左右發佈鈉離子電池。此舉被業內認爲是寧德時代鋰資源稀缺以及由此帶來鋰電原材料價格高昂的重要措施。

蜂巢能源科技有限公司董事長兼CEO楊紅新表示，“中國鋰資源非常匱乏，從戰略上應該有一種從原材料方面解決的途徑，鈉離子電池是特別好的。但是在乘用車上，大規模應用鈉離子電池的，至少這幾年看，可能挑戰還是非常大的，可能會替代部分鉛酸和鐵鋰。”

不過，鈉離子電池尚處於產業化初期，安馳科技總經理、創始人徐小明指出，鈉離子電池至少在5年之後，配套纔會逐漸成熟，因爲它重構現有電池整個化學體系。

孚能生產工廠；圖片來源：孚能科技

此外，對於目前爭論較爲激勵的三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池，孚能科技董事長王瑀堅定表示，三元電池還會成爲乘用車主流。“我們希望用三元一半的體積、一半的重量，20分鐘充滿，釋放30度電、50度電，滿足需求，這是未來整個方向，人類社會發展還是要技術進步帶動人類社會的發展。”他還說到，NCM811的安全是完全可控的，只是現在還沒有達到這個水平，從原材料到電池製造到整車控制到預警，現在還做不到，但是未來一定可以做得到。