鉅大LARGE | 點擊量：664次 | 2021年12月27日
全固態(tài)暫時無望，多家公司聚焦固液混合電池
政策層面開始呼吁：加快固液混合電池關鍵技術的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。
近日，國家科學技術部高新技術司副司長續(xù)超前表示，"十四五"期間科技部將堅持電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化發(fā)展方向，圍繞電動汽車產(chǎn)業(yè)鏈最關鍵的動力鋰離子電池，前瞻部署開展固液混合態(tài)高比能鋰離子電池、無鈷動力鋰離子電池等共性關鍵技術的研發(fā)。
全固態(tài)電池雖好，但現(xiàn)階段來看仍然道路曲折。原本豐田計劃在2020年的東京奧運會上亮相搭載固態(tài)電池的電動汽車，但是東京奧運會延遲了一年，在2021年的東京奧運會上，豐田卻放了鴿子——搭載固態(tài)電池的樣車并未亮相。
業(yè)界普遍認為，未來3到5年內(nèi)要實現(xiàn)全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化仍不太容易。此外，作為動力鋰離子電池龍頭，寧德時代也希望推出全固態(tài)電池，但真正量產(chǎn)的時間節(jié)點預計要到2028年或者2030年。
國軒高科高級副總裁徐興無表示，完全靠固態(tài)電池，導電率還沒有達到液態(tài)的水平，界面很難解決，所以采取折中的辦法，“折中的辦法就是固液混合的電解質(zhì)，或者說是半固態(tài)電池，業(yè)內(nèi)大部分公司的固態(tài)電池都處于這一階段?！?/p>
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充電溫度：0~45℃
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-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
據(jù)悉，在國軒高科的電池技術路線規(guī)劃中，公司有望在2022年前后實現(xiàn)高安全的固液混合電池的產(chǎn)業(yè)化應用。
值得注意的是，部分從固態(tài)電池技術起步進入電動汽車電池技術領域的電池公司，也將前幾代電池產(chǎn)品定位在固液混合電池階段，目前包括浙江鋒鋰、衛(wèi)藍新能源的第一代固態(tài)電池產(chǎn)品均屬于固液混合電池。
年初蔚來汽車宣布，將在2022年推出可滿足續(xù)航1000公里、能量密度高達360Wh/kg的固態(tài)電池，蔚來后續(xù)證實為固液混合電池。
實際上，近日科技部高新技術司副司長續(xù)超前公開為固液混合電池“站臺”，可以理解為這種技術已經(jīng)在一定程度上獲得了官方的認可。
另外，電池我國從多個信源了解到，2023年固液混合的半固態(tài)電池，或?qū)㈤_始導入電動汽車。
全固態(tài)暫時無望，多家公司聚焦固液混合電池
在高能量密度、高安全的訴求下，作為下一代動力鋰離子電池的重要技術路線，固態(tài)電池被寄予厚望。
但考慮到全固態(tài)鋰離子電池目前尚未完全解決循環(huán)過程中固相界面接觸及體積膨脹問題，材料體系、生產(chǎn)工藝、應用技術不成熟，且未形成供應鏈及充分驗證，短時間內(nèi)無法實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。
截至目前，固態(tài)電池在世界范圍內(nèi)尚處于研發(fā)階段，還沒有公司展示綜合性能及成本都能與液態(tài)鋰離子電池相媲美的大容量固態(tài)動力鋰離子電池。
從現(xiàn)階段技術發(fā)展來看，鑒于固態(tài)電池面對大規(guī)模量產(chǎn)的諸多現(xiàn)實難題短時間無法突破，而新能源汽車對高安全、高能量密度動力鋰離子電池的訴求又較為迫切，作為折中方法，多家電池公司將焦點放在固液混合電池技術上。
液態(tài)鋰離子電池采用的是液態(tài)電解液作為電解質(zhì)，全固態(tài)電池只含有固態(tài)電解質(zhì)，不包含任何液體電解質(zhì)。固液混合電池，是一種介于液態(tài)鋰離子電池與全固態(tài)鋰離子電池之間的電池形態(tài)，其與全固態(tài)鋰離子電池的差別在于，固液混合電池中含有一定量的液體電解液和固體電解質(zhì)。
值得一提的是，除了在電解質(zhì)形態(tài)上較全固態(tài)電池更容易從技術上實現(xiàn)外，固液混合電池還有望兼容液態(tài)鋰離子電池大部分材料、設備和工藝，綜合平衡安全性、能量密度、功率密度、循環(huán)壽命、高低溫性等性能，實現(xiàn)高能量密度與高安全性兼得，可率先實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
“（混合態(tài)）對現(xiàn)有的液態(tài)鋰離子電池產(chǎn)線沒有特別大的顛覆，固液混合也適合采用軟包疊片的工藝，且裝配上與現(xiàn)在的軟包液態(tài)有極大的兼容性，可能超過80%，剩下20%可以通過現(xiàn)有產(chǎn)線改造，不要大的顛覆就能實現(xiàn)規(guī)?；⒆詣踊透咝Я慨a(chǎn)?！闭憬h鋰新能源科技有限公司總經(jīng)理許曉雄認為，未來幾年，固液混合鋰離子電池將是車用動力鋰離子電池重要趨勢之一。
“全固態(tài)電池研究要持續(xù)優(yōu)化并解決關鍵材料和技術、生產(chǎn)工藝和成本等問題，”我國科學院物理研究所研究員李泓表示，目前看，固液混合動力鋰離子電池是液態(tài)鋰離子電池性能提升的重要可行技術路徑。
性能突破液態(tài)“天花板”
今年一月，蔚來汽車公布的半固態(tài)電池包：電芯能量密度達到360Wh/kg，單包帶電量達到150kWh；材料體系方面，正極用的是超高鎳，負極為摻硅補鋰，電解質(zhì)是固液混合電解質(zhì)；采用的是軟包封裝結構。
360Wh/kg的單體能量密度，已經(jīng)遠超目前主流三元的260Wh/kg能量密度，同時也突破了液態(tài)三元電池350Wh/kg的天花板。
據(jù)許曉雄透露，浙江鋒鋰的混合固液電池產(chǎn)品在體系規(guī)劃上目前已迭代到第二代產(chǎn)品：第一代以三元為正極，采用柔性固態(tài)電解質(zhì)隔膜，用石墨為負極，能量密度達240Wh/kg-270Wh/kg；第二代也以三元為正極，采用柔性固態(tài)電解質(zhì)膜，負極則采用鋰金屬，能量密度達320Wh/kg-420Wh/kg，循環(huán)、充放電等性能還在進一步優(yōu)化。
據(jù)悉，衛(wèi)藍新能源針對車用領域推出的固液混合電池，能量密度已達到270Wh/kg，“我們正在按計劃推進更高能量密度的固液混合電池研發(fā)和工程化，預計明年下半年就會給客戶供應批量驗證?！北本┬l(wèi)藍新能源科技有限公司副總經(jīng)理李永偉透露。
公開信息顯示，目前國軒高科半固態(tài)電池性能方面能夠做到610Wh/L、300Wh/kg、循環(huán)1000次的程度，安全性可以滿足客戶的需求。
多家公司爭相布局，2023年或?qū)⑴繉胲囉檬袌?/strong>
為防止與傳統(tǒng)主流的液態(tài)電池公司競爭，多家通過固態(tài)電池技術切入電動汽車市場的電池公司已經(jīng)開始進行固液混合電池的試制。
2020年八月，蔚藍新能源在江蘇溧陽建成了0.2GWh的固液混合電池示范生產(chǎn)線，產(chǎn)出的產(chǎn)品能量密度達到270Wh/kg，倍率性能方面可以實現(xiàn)3C的持續(xù)放電，目前該產(chǎn)品仍重要用于工業(yè)類無人機、特種應用領域等。
針對車用動力鋰離子電池領域，據(jù)媒體報道，目前衛(wèi)藍新能源正在建設一條2GWh的規(guī)?；桃夯旌蟿恿︿囯x子電池生產(chǎn)線，新產(chǎn)線重要生產(chǎn)量量密度在350Wh/kg-360Wh/kg的新能源汽車用動力鋰離子電池。
去年十一月，浙江鋒鋰首條0.3GWh固液混合鋰離子電池產(chǎn)線建成投產(chǎn)；今年七月，江西贛鋒鋰電科技有限公司（浙江鋒鋰母公司）與東風公司技術中心簽約，雙方就固液混合電池示范運營合作進行洽談，并簽訂固態(tài)電池E70車型示范推廣協(xié)議。
據(jù)悉，贛鋒鋰電今年將繼續(xù)擴大1GWh固液混合電池產(chǎn)量，支持客戶產(chǎn)品驗證和應用。
除了前述公司，目前國內(nèi)已經(jīng)布局固態(tài)電池研發(fā)的單位，包括寧德時代、清陶能源、弗迪電池、億緯鋰能、孚能科技、蜂巢能源、輝能科技等數(shù)十家電池公司、車企及研究機構，且已經(jīng)有不少公司在固液混合電池方面取得一定進展，預計從2022年下半年開始，固液混合電池的產(chǎn)業(yè)化進程會明顯提速。
