中國儲能網訊：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瓶頸。尤其是在過去幾年，動力電池的技術突飛猛進，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固態(tài)電池技術給出了非常明確的發(fā)展節(jié)點：以產業(yè)化為衡量標準的話，2025年能量密度達到350Wh/kg，固液混合電解質的半固態(tài)電池出現；2030年能量密度達到400Wh/kg，液態(tài)電解質更少的準固態(tài)電池量產，真正的全固態(tài)產品預計不超過1%；2035年能量密度目標是500Wh/kg，全固態(tài)電池實現產業(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)電解質來進行鋰離子交換?？紤]到固態(tài)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，作為折中方案，行業(yè)將混合固液電解質鋰電池作為固態(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”？
在技術研發(fā)角度來講，固態(tài)電池的技術發(fā)展采用逐步顛覆策略，液態(tài)電解質含量逐步下降，全固態(tài)電池是最終形態(tài)。依據電解質分類，鋰電池可分為液態(tài)、半固態(tài)、準固態(tài)和全固態(tài)四大類，其中半固態(tài)、準固態(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，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，其理論能量密度高達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，是指一側電極不含液體電解質，另一側電極含有液態(tài)電解質的電池?；騿误w中固體電解質質量或體積占單體中電解質總質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)，而且能量指標也可以達到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)航里程等技術指標上明顯提升，續(xù)航達到1000公里將成為普遍水平。
與現有鋰離子電池相比，半固態(tài)電池體積小，更加穩(wěn)定安全，可以實現更高的能量密度，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，中國科學院院士孫世剛也曾指出，現有鋰離子電池能量密度已經接近理論極限。在電池能量密度提升的大預期下，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)電池生產商合作，共同推進半固態(tài)電池的上車進程。比如，國軒高科的半固態(tài)電池，單體能量密度達360Wh/kg，配套車型的電池包電量達160kWh，續(xù)駛里程超過1000km，預計年底實現裝車，明年批量交付。
除了國軒高科，還有多家新能源汽車產業(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，但是半固態(tài)電解質中的電解液含量已經大幅減少，活性減弱，所以可以適配性能更強的材料體系。
隨著市場的聚焦，半固態(tài)電池裝車量產愈來愈近，這正在成為檢驗市場和產業(yè)鏈的一個信號，進而為推動全固態(tài)電池量產應用做好鋪墊。
為全固態(tài)電池的提前布局打下基礎
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，最大程度兼容現有工藝、設備及材料，具備量產落地的可能。另一方面，在動力電池產業(yè)鏈已成定局的當下，半固態(tài)電池仍需使用電解液、隔膜，對整個產業(yè)鏈的沖擊有限。半固態(tài)電池的裝車量產，能夠提供一個緩沖地帶，或許也將為全固態(tài)電池產業(yè)鏈的提前布局打下基礎。
有評論文章認為，半固態(tài)電池作為過渡產品，能否真正打入市場，最關鍵的因素在于車企。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”，可以檢驗市場和消費者對固態(tài)電池的態(tài)度。從長遠來看，固態(tài)電池的應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)電池技術對它們來講，并不難實現；而維護當下已有的鋰電池格局，則可以實現自身利益最大化。
一直以來，站在“風口”上的固態(tài)電池被炒得很熱，寶馬、豐田、現代等車企也在押注。面對技術和成本這兩項繞不開的話題，企業(yè)還需要踏踏實實地從技術積累和儲備做起。畢竟，哪家企業(yè)都不想倒在技術的洪流中。半固態(tài)電池的量產裝車，就是進擊市場的信號。
