随着新能源汽车的快速发展,关于动力电池的话题也跟着火热起来。
其中,当属“固态电池”最火。
自2000年初露端倪,这一概念便承载着无数期待与猜测。争议之所以此起彼伏,归根结底,还是因为固态电池所承诺的未来太过耀眼,现实却又步履蹒跚。
最近,上汽智己L6的问世,号称搭载超快充固态电池,更是将这场争论推向了新的高潮。然而,随之而来的质疑声也不断,人们追问:这真的是“全固态电池”?
属于固态电池的时代到底何时到来?
01
突然爆火的“固态电池”
早在20世纪70年代,我国就开始提出研究固态电池,相比于现在,当时的“固态电池”更像是一个概念。
差不多在2012年左右,日本丰田,我国的宁德时代都提出开始转战固态电池领域的研究,并成立专门的研究小组,希望进一步助力动力电池的发展。
然而,直至今日,关于固态电池的成果,或者说是全固态电池的成果并没有很多。相反,在此过程中出现了所谓的“半固态电池”、“准固态电池”等新概念。
何谓“固态电池”?相必大家了解液态电池更多一些,也就是我们常说的锂离子电池,其电解质是液体,但后来发现液态电池具有低温下充电效率低、高温下易爆炸等问题,便萌生了固态电池的概念。
顾名思义,固态电池使用的是固体电解质,与传统的液态电池相比,具有高能量密度、高安全、长寿命和高低温适应性强等优势。
近几年,随着新能源汽车的迅速发展,动力电源的配置逐渐成为关注焦点。
特别是今年4月初,上汽旗下智己突然发布了“准900V超快充固态电池”,紧随其后,锂电初创企业太蓝、广汽昊铂先后发布了固态电池产品,其中广汽更是在宣传海报中标注了“全固态”字样。
这一系列操作更是成功带动了当时固态电池板块的股票行情。A股市场情绪面暴涨,不少半固态电解质材料公司、甚至只是参股半固态电池的企业都迎来连续涨停,像紫建电子一度涨停,东方锆业、平安电工涨停,德尔股份、当升科技涨超5%,可谓整体表现活跃。
业界顿时又一次被“固态电池”点燃。真想说一句“嘿,老铁,你火了!”
02
兵家必争之地
除此之外,对于当前市场上的这些动作,也让业界掀起一股“论战”。
像智己汽车推出的“智己L6”,宣称该款电池为行业首款准900V“超快充固态电池”,容量为133KWh,续航里程可超1000公里。很多人就对其是否真正实现“全固态”展开争论,并结合智己汽车CEO的微博和直播视频,对其发布会所说的实现“全固态”提出质疑。
智己官方也是用“白马就不是马吗?”及“使用固态电解质的肯定是固态电池”这种模糊答案回怼了大家的质疑。
而宁德时代创始人近日也是发表了自己的看法,他认为自己在固态电池技术领域已经开发了10年有余,但在电动汽车的应用过程中还是不断遇到阻碍,虽然固态电池在电动汽车中备受推崇,但目前技术还不够完善,缺乏耐久性,而且仍然存在安全问题。
这一观点也相当于对智己汽车官宣实现“全固态”这一事件的回应。
实际上,目前市面上出现的绝大多数还是以“半固态电池”为主。去年年底,蔚来曾完成150kWh半固态电池的续航挑战,搭载该款电池的蔚来纯电动轿车ET7最终行驶了1044公里,行驶总时间为12.4小时;赛力斯、长安等主流车企也宣布将陆续推出了半固态电池搭载车型;蜂巢能源在第四届电池日上也是推出了方形半固态电池,即二代果冻电池新品,且已达到量产状态......
试想:智己若没有模糊回答大家的质疑,若爽快承认其使用的是“半固态电池”(毕竟其电解质里仍含有少量液体),或许也不会引起如此大的争议。
03
固态电池“难”在哪?
按时间线来看,固态电池研究这一战线并不短,单说比较有代表性的宁德时代,就已经在这领域做了10年有余,仍旧没有实现真正意义的突破落地,这不禁引人思考“固态电池到底难在哪了”?
其实,主要就两大点:技术&成本。
技术方面,最主要的就是固态电解质的技术攻克。目前主流的电解质材料主要有三大类,分别是:聚合物材料、氧化物材料和硫化物材料。
聚合物电解质由高分子和锂盐络合形成,同时添加少量惰性填料,锂离子通过聚合物的分段运动,靠不断的络合与解络合而传递。整体制造简单,但是常温下导电率较差。
氧化物材料按照形态可分为晶态和非晶态。晶态类较为典型代表是钙钛矿型(LLTO),空气和热稳定性较高;而非晶态固态电解质主要是LiPON型固态电解质,离子电导率低。
硫化物材料按照组成可分为两类,一类是二元硫化物电解质,一类是三元硫化物固态电解质。因其超高离子电导率、低加工温度和低刚性而备受关注,但是稳定性较差。
当然,还有其他技术方面的难点。比如,真正意义上的固态电池要求的是“液体全替代”,这里替代的不仅是电解质,还有正负极材料。
此时难免就有个问题:固态电解质和固态正负极材料之间是否能完全充分接触。如若接触不充分,极易增加阻抗性,同时使得锂离子在电极表面沉积不匀,进而加速锂枝晶的形成。
目前,已有多家企业开始布局对于固态电池使用的正负极材料研发领域。上市公司中,容百科技、当升科技等正极材料头部企业均提前布局了针对固态电池使用的高镍三元、富锂锰基等正极材料的研发;天目先导、兰溪致德、索理德等一批聚焦于硅碳材料的创新企业也正在硅基负极产业化痛点上重点攻关。
不过眼下来看,由于技术不成熟,仍面临锂枝晶的威胁。
再看成本,全固态电池的制造成本太高,约是锂电池的4倍以上。最重要的就是电解质原材料供应问题,像氧化物电解质中的主要材料之一“锆”矿资源储量少,需求量大,进口依赖度高达90%,供需格局长期偏紧。
据了解,如果按现在的全固态电池成本来装一辆车,估计整车预算会超过100万,这是一般用户根本无法承受的。
04
小步勤挪,攀高峰
蔚来汽车创始人曾表示:目前市场上所谓的半固态电池并没有太多实际意义,只是象征意义而已。因为这类电池的成本高昂,很难在市场上得到广泛应用。
简而言之,目前关于固态电池的讨论,其概念股相对更火一些。
至于真正意义的固态电池多久落地,也有一些预测。丰田曾在2017年宣布预计到2020年实现量产,而后延迟到2025年,最新得知又延后至2028年。目前多数观点是预计在2030年,全固态电池有望实现全面商业化。
不过,商业化的实现前期需要的是“微创新”,即对于固态电池领域的不断尝试、技术的一点点突破。这也是目前选择半固态电池作为过渡产品的原因之一。
俗话说“一口吃不成个胖子”,殊不知,现在市面上关于半固态电池的各类消息,正是全固态电池研发过程中的每一次“微创新”。
近日,世界化工巨头阿科玛(Arkema)宣布已签署协议拟收购离子液体企业Proionic近78%股权,而离子液体结合电导率和不易燃特性,就成了固态电解质配方关键组件;台湾辉能科技建成了全球首条固态电池量产线,其固态电池仅需12分钟充电即可实现1000公里续航;正力新能发布首款双重半固态超长续航大圆柱电池——正力·骐龙,集超安全、超高能量密度、及整车100万公里超长寿命和充电10分钟续航500公里的超快充技术于一体......
中国科学院院士、清华大学教授认为:全固态电池是下一代电池技术竞争的关键制高点,眼下不仅仅是我国,美国、欧盟、日韩等主要国家都将固态电池作为了发展战略重点之一。
对此,或许应该再给固态电池一些时间。