中國儲能網(wǎng)訊：盡管全固態(tài)電池的商用化還尚待時日，但作為過渡技術(shù)的半固態(tài)電池商用化即將來臨。
作為電動汽車的“心臟”，動力電池的性能直接影響著車輛的行駛狀況。可以毫不夸張地說，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(yè)，還是新能源整車企業(yè)，都鉚足了勁試圖突破動力電池技術(shù)瓶頸。尤其是在過去幾年，動力電池的技術(shù)突飛猛進(jìn)，但安全隱患和里程焦慮仍然是其難以擺脫的“魔咒”。
與此同時，固態(tài)電池在爭論和質(zhì)疑聲中成為行業(yè)新寵，隨著各路巨頭的入場，固態(tài)電池的未來也漸漸明朗。2022年3月舉辦的中國電動汽車百人會論壇上，歐陽明高院士對國內(nèi)固態(tài)電池技術(shù)給出了非常明確的發(fā)展節(jié)點(diǎn)：以產(chǎn)業(yè)化為衡量標(biāo)準(zhǔn)的話，2025年能量密度達(dá)到350Wh/kg，固液混合電解質(zhì)的半固態(tài)電池出現(xiàn)；2030年能量密度達(dá)到400Wh/kg，液態(tài)電解質(zhì)更少的準(zhǔn)固態(tài)電池量產(chǎn)，真正的全固態(tài)產(chǎn)品預(yù)計不超過1%；2035年能量密度目標(biāo)是500Wh/kg，全固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
盡管全固態(tài)電池的商用化還尚待時日，但作為過渡技術(shù)的半固態(tài)電池商用化即將來臨。半固態(tài)電池是將固態(tài)電解質(zhì)涂抹在電極或隔膜的表面，但電池依然依賴于液態(tài)電解質(zhì)來進(jìn)行鋰離子交換?？紤]到固態(tài)電池量產(chǎn)面臨的現(xiàn)實(shí)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，作為折中方案，行業(yè)將混合固液電解質(zhì)鋰電池作為固態(tài)電池發(fā)展的過渡方案。
半固態(tài)電池“裝車”背后，有著哪些心酸與憂愁？它的發(fā)展是否能為全固態(tài)電池的商用化鋪平道路？今天，請跟隨《中國科技信息》一起來探索這些問題的答案。
何為“半固態(tài)電池”？
在技術(shù)研發(fā)角度來講，固態(tài)電池的技術(shù)發(fā)展采用逐步顛覆策略，液態(tài)電解質(zhì)含量逐步下降，全固態(tài)電池是最終形態(tài)。依據(jù)電解質(zhì)分類，鋰電池可分為液態(tài)、半固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)和全固態(tài)四大類，其中半固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)和全固態(tài)三種統(tǒng)稱為固態(tài)電池。
其中，作為新生代電池技術(shù)，固態(tài)電池是將目前鋰離子電池使用的液態(tài)電解液替換成固態(tài)物質(zhì)，其理論能量密度高達(dá)700Wh/kg。而居于固態(tài)與液態(tài)之間的半固態(tài)電池，顧名思義，是指一側(cè)電極不含液體電解質(zhì)，另一側(cè)電極含有液態(tài)電解質(zhì)的電池?；騿误w中固體電解質(zhì)質(zhì)量或體積占單體中電解質(zhì)總質(zhì)量或總體積之比的一半。
半固態(tài)電池不僅研制難度低于全固態(tài)，而且能量指標(biāo)也可以達(dá)到400 Wh/kg甚至500Wh/kg。有半固態(tài)電池加持的新能源車在能量密度、續(xù)航里程等技術(shù)指標(biāo)上明顯提升，續(xù)航達(dá)到1000公里將成為普遍水平。
與現(xiàn)有鋰離子電池相比，半固態(tài)電池體積小，更加穩(wěn)定安全，可以實(shí)現(xiàn)更高的能量密度，成本也比鋰離子電池便宜得多。目前，基于固態(tài)電池在規(guī)模化、商業(yè)化、成本等方面仍存諸多問題，不少電池企業(yè)選擇先加快半固態(tài)電池的研發(fā)速度。
頭部企業(yè)已紛紛布局搶占市場
作為過渡路線，中國科學(xué)院院士孫世剛也曾指出，現(xiàn)有鋰離子電池能量密度已經(jīng)接近理論極限。在電池能量密度提升的大預(yù)期下，為搶占下代新能源市場，全球頭部車企、電池企業(yè)已先后投入巨資，用于半固態(tài)/固態(tài)電池開發(fā)。
主流動力電池企業(yè)中，寧德時代、中創(chuàng)新航、國軒高科、贛鋒鋰業(yè)、孚能科技等已公開表明在半固態(tài)電池技術(shù)方面有所布局。在1000km續(xù)駛里程的競賽中，除了蔚來汽車，上汽智己、廣汽埃安、高合等也都在積極與固態(tài)電池生產(chǎn)商合作，共同推進(jìn)半固態(tài)電池的上車進(jìn)程。比如，國軒高科的半固態(tài)電池，單體能量密度達(dá)360Wh/kg，配套車型的電池包電量達(dá)160kWh，續(xù)駛里程超過1000km，預(yù)計年底實(shí)現(xiàn)裝車，明年批量交付。
除了國軒高科，還有多家新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈上下游公司合作研制半固態(tài)電池，多款新能源車將迎來上市潮。有汽車行業(yè)分析師指出，雖然半固態(tài)電池相對于固態(tài)電池是過渡性技術(shù)，但是半固態(tài)電解質(zhì)中的電解液含量已經(jīng)大幅減少，活性減弱，所以可以適配性能更強(qiáng)的材料體系。
隨著市場的聚焦，半固態(tài)電池裝車量產(chǎn)愈來愈近，這正在成為檢驗(yàn)市場和產(chǎn)業(yè)鏈的一個信號，進(jìn)而為推動全固態(tài)電池量產(chǎn)應(yīng)用做好鋪墊。
為全固態(tài)電池的提前布局打下基礎(chǔ)
整體來看，在諸多限制性因素的影響下，作為折中方案的半固態(tài)電池可兼顧液態(tài)鋰電池和全固態(tài)電池的性能優(yōu)勢，最大程度兼容現(xiàn)有工藝、設(shè)備及材料，具備量產(chǎn)落地的可能。另一方面，在動力電池產(chǎn)業(yè)鏈已成定局的當(dāng)下，半固態(tài)電池仍需使用電解液、隔膜，對整個產(chǎn)業(yè)鏈的沖擊有限。半固態(tài)電池的裝車量產(chǎn)，能夠提供一個緩沖地帶，或許也將為全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈的提前布局打下基礎(chǔ)。
有評論文章認(rèn)為，半固態(tài)電池作為過渡產(chǎn)品，能否真正打入市場，最關(guān)鍵的因素在于車企。而車企的態(tài)度則直接來源于市場和用戶?！翱梢钥吹?，當(dāng)下鋰離子電池的續(xù)駛里程和安全性都在逐步提升，不斷縮小與半固態(tài)電池性能的差距。在成本方面，半固態(tài)電池還將給車企帶來較大壓力。這也就意味著，半固態(tài)電池對鋰電池是平行競爭關(guān)系，并不一定具備碾壓性優(yōu)勢。”
文章稱，車企選擇半固態(tài)電池提前“試水”，可以檢驗(yàn)市場和消費(fèi)者對固態(tài)電池的態(tài)度。從長遠(yuǎn)來看，固態(tài)電池的應(yīng)用或許還要由目前的主流電池企業(yè)所推動。畢竟，半固態(tài)電池技術(shù)對它們來講，并不難實(shí)現(xiàn)；而維護(hù)當(dāng)下已有的鋰電池格局，則可以實(shí)現(xiàn)自身利益最大化。
一直以來，站在“風(fēng)口”上的固態(tài)電池被炒得很熱，寶馬、豐田、現(xiàn)代等車企也在押注。面對技術(shù)和成本這兩項繞不開的話題，企業(yè)還需要踏踏實(shí)實(shí)地從技術(shù)積累和儲備做起。畢竟，哪家企業(yè)都不想倒在技術(shù)的洪流中。半固態(tài)電池的量產(chǎn)裝車，就是進(jìn)擊市場的信號。
