本文来自微信公众号“C次元”(ID:C_world2021),作者:王小西,责编:崔力文,编辑:别致,未来汽车日报经授权发布。
固态电池概念满天飞,实际上有很多暗度陈仓。
最近,“硅阳极固态电池”这个词的热度冉冉升起。
这是奔驰工程师宣布的。奔驰旗下的奔驰EQG车型将搭载硅阳极固态电池,据悉,其能量密度将高达800Wh/L(400 Wh/kg左右),远超传统动力电池。考虑到EQG要2025年才推向市场,只能说“听了个寂寞”。
不过,硅阳极看起来是替代目前锂电池的石墨阳极(也就是负极)的理想材料,因为不需要改造现有的电池工艺和制造设备。在解决硅的膨胀问题后,硅阳极的优势正在体现。虽然奔驰的这个技术还属于实验室阶段,但硅阳极与固态电池放在一起,让业内再次充满想象。
同样准备研发硅阳极材料的,还有韩国浦项控股(POSCO Holdings)。近日,浦项控股决定对台湾辉能科技(Prologium)进行投资,研发新一代电池所使用的核心材料。双方将共同开发阴极材料、硅阳极材料、固态电解质等,并建立一个全球供应系统。
成立于2006年的辉能科技,2012年就开发出了固态电池。而且,辉能科技还与梅赛德斯-奔驰等主要汽车制造商合作,共同开发电动汽车所用的固态电池。
不过,从目前来看,“看上去很美”的全固态电池的发展之路依然非常遥远,离大规模量产应用至少还有5~10年,且充满变数。也有很多专业人士预判,全固态电池要10年后才具备完全商业化条件,甚至更远。就连宁德时代、本田等都预测全固态电池2030年左右才可能在车上应用。
这就很耐人寻味了。虽然技术难度这么大,为什么大家一窝蜂地去开发固态电池呢?何况,满天飞的“固态电池”量产消息下,却都是“暗度陈仓”的固液混合的半固态电池?
先简单交代下全固态电池的概念。这里面的弯弯绕还不少。
现在通常我们所谓的全固态电池,是相对于现在的液态电解质锂电池而言的。也就是,使用固态正负极材料和固态电解质的电池。而目前固态电解质的路线,主流的有三种,聚合物路线、氧化物路线(欧美为主)和硫化物路线(日系为主)。
不过具体的分类上面有不同的看法。比如,去年宁德时代21C创新实验室前瞻技术部部长郭永胜表示,“真正造固态电池以后,按照正负极来分,我把它分成三代。”
第一代,就是现在传统的液态电解液换成固态电解质,正负极和原先一模一样不变。第二代,改变负极,负极不用石墨、硅,换用金属锂来提升能量密度,正极不变。第三代,正负极都改变,比如负极用金属锂,正极换成不含锂的高能量材料。
如果从这个角度来看,目前业内在发展的第一代比较多。而文章开头奔驰与其投资的Sila Nano合作研发的Whoop Strap 4.0硅阳极固态电池,实际上是要换掉负极,克服锂金属负极的缺陷,也算是第二代。
其实,业内有很多专业人士对于全固态电池不报什么希望。比如,浙江锋锂新能源总经理许晓雄就认为,固液混合的半固态电池可能是车用动力电池的终极路线。
也有坚决放弃固态电池路线的。“我们完全放弃了固态电池,因为真的无法落地。”美国电动汽车初创企业Fisker的创始人亨里克·菲斯克去年年底很无奈地说道。这种技术,是“当你觉得已经完成了90%,几乎达到目标时,然后你意识到剩下的10%比前面的90%困难得多。”
而另一家固态电池生产商SES(麻省固能)也放弃了全固态电池。据SES创始人胡启朝介绍,2015年前,SES主要从事固态锂金属电池的研发。但是,“很多车企和动力电池企业逐步意识到,这是一个遥远的梦,为此我们于2015年停止固态锂金属电池研发,进而转向混合锂金属电池研发。”
而胡启朝所谓的“固态锂金属电池”,其实就是金属锂做负极的固态电池。而对于第一代固态锂离子电池(石墨、硅做负极),SES认为“目前已经商业化,但优势并不明显,能量密度、生产工艺和锂离子电池相比没有明显提高。”这从另一方面说明了行业现状。
根据市场研究机构SNE Research测算显示,2030年全球固态电池需求有望接近500GWh。其中,2025年固态电池全球市场有望达60亿元,我国市场份额有望达30亿元,2030年达200亿元。但是,如果拿现有的动力电池市场规模来对比一下就知道,固态电池不过是杯水车薪。
就目前固态电池的商业化进程来看,呈现两极分化的状态。一方面是业内不断爆出各大企业不断“加注”投入研发全固态电池的消息,一方面更多的是像SES这样,放弃量产难度非常大的全固态锂金属电池,转而选择了固液混合的半固态电池量产路线。
2021年11月,SES宣布自己研发出容量高达107Ah,重量仅0.982 Kg,能量密度为417 Wh/kg(935 Wh/L)的Apollo™混合锂金属电池。此外,SES还在上海建设产能为1GWh的超级工厂,计划于2023年竣工。
对于SES来说,其半固态电池与目前主流的液态锂离子电池有60%左右的材料、生产制造工艺等产业链是共用的,且能量密度、安全性等有明显优势,循环寿命也有不错的表现。虽然需要改造产线,量产以后,能尽快收回投资成本。
就算奔驰,也在做着半固态电池的准备工作。2021年12月,曾有媒体报道称,孚能科技固液混合的半固态电池(A样)已送交给奔驰,消息称“此次送去德国的是能量密度达330Wh/kg的孚能半固态电池第一代产品,将在不久后开始测试电池原型产品。”
实际上不管什么电池,能不能大规模量产装车才见真章。这样看来,全固态电池现在还处在“讲故事”的阶段,估计得讲个十年八年的。
而打着“固态电池”擦边球的固液混合半固态电池,2021年以来已经频频亮相,不断传来量产的好消息。而且,现在大部分的企业都是从营销角度蹭“固态电池”热点,导致固态电池概念满天飞,实际上有很多是暗度陈仓。
从年初蔚来发布的“只听楼梯响”的360Wh/kg半固态电池包,到卫蓝新能源、国轩高科的固液混合电池参数曝光,以及SES的固液混合锂金属电池,江西赣锋锂电第一代半固态电池装车东风E70,都表明了半固态电池的量产明显加速。
而已经交付50辆网约车的东风E70,其使用的是赣锋锂电第一代能量密度在260Wh/kg左右的固液混合锂电池。目前,赣锋锂电已建成0.3GWh混合固液锂离子电池生产线并投入使用,具备批量化生产能力。
此外,赣锋锂电宣称,第二代半固态电池单体能量密度将达到360Wh/kg,2021年一季度已完成B样开发,2023年一季度完成SOP阶段。不过,原先预计2022年一季度将完成C样开发,现在看来没什么动静。
而另一家电池商国轩高科,其董事长李缜2021年11月公开表示,公司为国内某高端纯电动汽车配套的半固态电池实现了续航里程超1000公里,比其第一代车型提高了一倍。此外,国轩高科透露,其半固态电池预计将在2022年四季度开始小批量量产装车,在2023年实现产业化。
所以,半固态电池相对于全固态电池,时间优势和成本优势是明显的。而且关键在于,半固态可以提高安全性(安全性是相对的,超过一定的节点后,更高的安全也无意义)。从业内研发固态电解质的目的来说,首先就是为了解决安全性问题,解决安全性问题之后,才敢去提升。
值得注意的是,固态电池也存在安全隐患。将于2024年在日本横滨建立首家全固态电池试点工厂的日产汽车,其负责先进电池研发的副总裁土井三浩(Kazuhiro Doi)就说,“固态电池的能量密度是目前锂离子电池的两倍,因此就像一个更危险的潜在炸弹。如果发生重大事故,固态电池可能会比现在的电池更具灾难性。”所以,需要针对固态电池进行更加全面的安全验证。
从制造层面来说,以卫蓝新能源的半固态电池为例,其制造工艺流程和装备与目前锂电池的90%以上通用。当然,关键的工艺环节,比如混料、注液和原位固态化等环节,操作方式和现在的锂电池不一样,成本会增加很多。但是,这个成本是远远低于全固态电池的。
此外,全固态的应用还有很多问题,比如低温性能、成本、规模化量产的装备突破等,包括很多的技术难关需要解决,如固态电解质的离子电导率较低、固固接触界面的阻抗上升等。
这里解释下“固固接触界面的阻抗上升”,这个问题分为物理层面和化学层面。物理层面,由于电池充放电循环中材料会发生体积变大或变小,产生“枝晶”问题,而正极和电解质的颗粒与颗粒之间、层与层之间容易产生缝隙,造成接触不良影响离子和电子的传输,导致电池阻抗增加,容易发生极化问题,电池的倍率性能下降。
所以,无论从设备兼容性、成本控制、技术实现以及性能表现,固液混合电池都完胜量产还没有影子的全固态电池,也算是液态锂离子电池的现实“平替”对象。
其实,从常识来说,自然界能让能量流动的物质,几乎都是液态,固态天然就没有流动性。
所以,全固态电池有可能真的是个永远到不了终点的概念。而固液混合的半固态电池可能才是现实的终极路线。
毕竟,续航能超过1000公里的半固态电池,无论是性能还是成本都能达到要求的话,又何必舍近求远再去搞全固态电池呢?
8月13日,2025款的极氪001和极氪007正式上市。这两款新车官方起售价分别为25.90万元和20.99万元。2025款极氪001与极氪007,搭载了极氪智能科技最新的技术成果。全栈自研的第二代金砖电池,最大充电倍率高达5.5C,从10%充至80%仅需10分半钟,超越了传统三元锂电池。同时,极氪OS智能座舱系统也迎来了全面升级,正式更名为极氪AI OS,Eva进化为AI Eva。在智能驾驶领域,极氪全栈自研的浩瀚智驾系统迈入2.0时代,启动了端到端大模型的应用,优先实现了泊车和路口场景的端到端进化。此外,极氪还率先推出了城市NZP通勤模式,未来将逐步开通城市NZP和城市NZP+,最终实现从车位到车位的全场景城市智能驾驶体验。在智能驾驶方面,2025款极氪001同样带来了升级,首发搭载的浩瀚智驾2.0系统,基于激光雷达和双OrinX智驾芯片的智能硬件方案,实现了系统底层能力和用户体验的全面升级。基于全场景的端到端泊车能力,浩瀚智驾2.0的泊车时间最快可缩短至23秒,且泊车手法更加类人化。同时,该系统还带来了记忆泊车功能,用户只需一次记忆即可实现不限楼层、不限车位的自动泊车服务。
8月1日,昊铂SSR海外版正式下线,标志着中国超跑可以实现批量出海,树立全球造车科技新高度。超跑,被誉为“汽车工业皇冠上的明珠”,昊铂SSR的量产,不仅实现了打破西方对超跑的技术垄断,同时实现了对外输出超跑的产品、技术、文化和高端品牌的出海,实现了中国汽车工业新的飞跃。昊铂SSR去年10月正式上市以来,以超跑为载体,从研发、设计、试制试验、智造、产业链等,全方位提升中国汽车工业能力,也为中国汽车运动文化注入新力量,促进中国体育文化发展,也推动汽车文化的普及,助力中国从汽车大国迈向汽车强国。昊铂秉持低调务实、保持热诚的作风,征服了全球最顶尖的同行。汽车设计领域的璀璨明星Pontus Fontaeus,因其与法拉利、布加迪和兰博基尼等豪华车品牌的卓越合作而赫赫有名。如今,这位设计巨匠选择与昊铂携手,亲手打造出昊铂SSR这件璀璨的艺术品。伴随着昊铂全球化战略,凝结了中国工业最高技术水准的昊铂SSR,来到了全球用户的面前。去年昊铂SSR海外首秀,在国际舞台上也得到了超跑爱好者的喜爱。在泰国车展,昊铂SSR创下中国汽车出口史上“最高单价”的记录。(未来汽车日报)
7月29日,吉利对一块历经921次充放电(约40万公里行驶里程)的神盾短刀电池包进行了容量检测,结果显示健康度仍然高达90.5%。而同级产品搭载的电池包,在完成500次充放电之后,健康度就衰减到了80%,寿命远低于神盾短刀电池包。 同时,吉利还对一辆行驶里程超30万公里的银河E5耐久测试车进行了电池包拆解。拆解结果显示电池包的结构依然完整、防护完好。 8月3日,搭载神盾短刀电池的银河E5即将全球上市,并实现上市即交付。(未来汽车日报)
7月25日,比亚迪王朝全新中级SUV宋L DM-i在开封上市,新车基于新技术、新平台、新标准打造,百公里亏电油耗低至3.9L,满油满电综合续航超1500km,以“大宋”之名开创SUV油耗3时代,颠覆用户对中级SUV的油耗续航认知。宋L DM-i此次推出纯电续航里程75KM、112KM和160KM三个版本,共5款车型,售价13.58万-17.58万元。极致低能耗带来超长续航,宋L DM-i满油满电综合续航达1500km,宋L DM-i基于新一代插混整车平台打造,引领中级SUV向更优越驾乘空间和更高级驾乘体验进化。新车长宽高分别为:4780*1898*1670毫米,轴距达2782毫米,比途观L Pro(4735*1842*1682毫米)更长更宽,带来更宽奢的空间体验。纯平后排地板、超宽横向空间,让后排中座成为“C位”,加上宽舒云感座椅,带来前排头等舱、后排大沙发的舒适出行体验。超大后备箱可轻松放下全家行李,更可纯平放倒变身双人床,不管全家购物还是惬意露营,都能轻松满足。(未来汽车日报)
7月26日消息,7月25日,深蓝汽车全球战略车型“深蓝S07”正式上市,共推出增程加纯电10款配置车型,售价区间14.99万元-21.29万元,同时全系车型限时优惠1万元,其中215Max增程版、215Max乾崑智驾ADS SE版、215Pro增程版为深蓝S7经典再升级版本。深蓝S07左手深蓝超级增程,右手华为乾崑智能,在20万级中型SUV市场,携20大同级首发、50大同级领先的科技配置,打造同级领先科技含金量。随着的深蓝S07上市,意味着智能驾驶技术步入普及化新阶段,不仅满足了用户的智驾需求,也重新定义了智驾体验的价值感。华为乾崑智驾采用主视觉方案,与特斯拉纯视觉逻辑相同,在决策和规划时更加类人化,行驶轨迹更接近人类驾驶,拥有更高通行效率。但在华为乾崑智驾背后,有华为大数据模型为支撑,这一点与特斯拉纯视觉方案截然不同,实现了对驾驶环境的全方位感知和精准决策。同时,大数据模型还具备强大的学习和迭代能力,能够不断优化算法模型,提升驾驶辅助的精度和安全性。特斯拉在复杂场景下的理解能力和决策精度上,往往难以与华为乾崑智驾相媲美,这也是深蓝S07比肩特斯拉的底气。(未来汽车日报)