鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:915次 | 2021年03月02日
鋰電池改良技術(shù)競(jìng)賽
從三家領(lǐng)跑的企業(yè)來(lái)看,普遍將固態(tài)電池量產(chǎn)時(shí)間設(shè)定在2025年左右。而那些即將在2021年、2022年量產(chǎn)的說(shuō)法從何而來(lái)?
2021年1月,蔚來(lái)汽車在NIODay上宣布,將在2022年發(fā)布一款單體能量密度達(dá)360Wh/kg的固態(tài)電池包產(chǎn)品。
一石激起千層浪,炸出了幾家國(guó)內(nèi)專注固態(tài)電池的初創(chuàng)企業(yè),包括輝能科技、清陶能源、衛(wèi)藍(lán)新能源等。查閱資料來(lái)看,這些企業(yè)都有近期量產(chǎn)固態(tài)電池的計(jì)劃。
一位電池專家向《車市物語(yǔ)》透露,實(shí)際上,這幾家聲稱量產(chǎn)邊緣的企業(yè)均未達(dá)到全固態(tài)電池的水平。目前聲稱即將量產(chǎn)的企業(yè),多數(shù)是傳統(tǒng)技術(shù)路線的改良,或?yàn)楣桃夯旌系漠a(chǎn)品。
以輝能科技為例,其聲稱全固態(tài)鋰金屬電池,但電解質(zhì)仍非100%的固態(tài),而是90%的準(zhǔn)固態(tài)。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
另外兩家初創(chuàng)企業(yè)的發(fā)展來(lái)看,清陶能源和衛(wèi)藍(lán)新能源均在2016年成立,前者由清華大學(xué)團(tuán)隊(duì)組建,后者依托中國(guó)科學(xué)院物理研究所,技術(shù)路線上也均采用氧化物固態(tài)電解質(zhì)。
清陶能源先后獲得北汽、上汽、廣汽等車企投資,并與合眾新能源達(dá)成合作,共同推進(jìn)固態(tài)電池的研發(fā)與應(yīng)用,雙方對(duì)新款哪吒U進(jìn)行了近兩年的聯(lián)合研發(fā)和測(cè)試。
2018年,清陶能源建成國(guó)內(nèi)首條固態(tài)電池產(chǎn)線,主要投用于特種電源、高端數(shù)碼等領(lǐng)域。2019年7月,清陶能源年產(chǎn)10GWh固態(tài)鋰電池項(xiàng)目簽約在江西省宜春市。
衛(wèi)藍(lán)新能源則在北京房山與江蘇溧陽(yáng)擁有兩大生產(chǎn)基地。溧陽(yáng)工廠計(jì)劃生產(chǎn)無(wú)人機(jī)電池,產(chǎn)能設(shè)計(jì)2億瓦時(shí),生產(chǎn)可5C連續(xù)放電的270Wh/kg混合固液電池。
在動(dòng)力電池領(lǐng)域,衛(wèi)藍(lán)新能源完成了300Wh/kg以上高鎳三元正極的混合固態(tài)電池設(shè)計(jì)開發(fā),循環(huán)壽命達(dá)到1200次以上。根據(jù)整車廠導(dǎo)入周期18-24個(gè)月考慮,這家公司表示,固態(tài)電池產(chǎn)品預(yù)計(jì)在2022年量產(chǎn)。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
不同于初創(chuàng)企業(yè)的孤注一擲,在競(jìng)爭(zhēng)格局中,保持領(lǐng)先位置傳統(tǒng)電池巨頭們做好了兩手準(zhǔn)備。一邊布局固態(tài)電池,一邊繼續(xù)挖掘液態(tài)電池的改良空間。
傳統(tǒng)電池企業(yè)在不斷改善電池的封裝工藝,例如,比亞迪的刀片電池、蜂巢能源的疊片電池,寧德時(shí)代的CTC技術(shù),以及特斯拉的4680無(wú)極耳電池。
同時(shí),也針對(duì)正負(fù)極材料進(jìn)行改良,例如,摻硅補(bǔ)鋰,超高鎳電池等。所謂摻硅補(bǔ)鋰,就是通過(guò)提高負(fù)極中硅的含量,同時(shí)增加鋰的含量,以彌補(bǔ)因硅含量提升而導(dǎo)致的電池在充放電過(guò)程中鋰損耗的提高,進(jìn)而提升電池性能。
超高鎳電池則是進(jìn)一步提高正極材料中鎳的含量,目前的高鎳電池是指NCM811體系,后續(xù)還可能會(huì)出現(xiàn)鎳鈷錳比例為9:0.5:0.5的新一代電池。
總結(jié)來(lái)看,在全固態(tài)電池真正到來(lái)之前,動(dòng)力電池市場(chǎng)還將有一場(chǎng)圍繞改良技術(shù)展開的革命。
寫在最后
在液態(tài)鋰電池時(shí)代,市場(chǎng)份額主要集中在中日韓等地的幾家電池巨頭手里,這些企業(yè)已經(jīng)建立牢固的技術(shù)及資源壁壘,后來(lái)者幾乎沒有入局機(jī)會(huì)。
固態(tài)電池時(shí)代的到來(lái)則打開了一個(gè)新通道,國(guó)內(nèi)外創(chuàng)業(yè)公司都頻頻涌現(xiàn)。與此同時(shí),也為車企重新掌握電池技術(shù)主動(dòng)權(quán)帶來(lái)機(jī)會(huì)。
一方面,豐田、特斯拉等企業(yè)在積極布局電池技術(shù),另一方面,QuantumScape、SolidPower、輝能科技、清陶能源、衛(wèi)藍(lán)新能源等專注固態(tài)電池的初創(chuàng)企業(yè)開始嶄露頭角。
初創(chuàng)企業(yè)快速發(fā)力,集中固態(tài)電池技術(shù)單點(diǎn)突破,但這些企業(yè)背后往往都有車企的身影。例如,大眾與QS、豐田與松下、寶馬與SolidPower等。
相比之下,在釋放的固態(tài)電池技術(shù)的進(jìn)展中,松下、寧德時(shí)代、比亞迪,三星、LG、SKI等頭部企業(yè)的聲音反而較弱,但這些企業(yè)在固態(tài)電池領(lǐng)域的布局也同樣不可忽視。
巨頭們沒有過(guò)早釋放信息或許有兩方面考慮:一方面,這些企業(yè)瞄準(zhǔn)的是全固態(tài)電池,技術(shù)成熟度還不夠,另一方面,作為電池領(lǐng)域的守擂者,這些企業(yè)也沒有那么快掀開底牌的必要。
不論如何,從“液態(tài)”轉(zhuǎn)向“固態(tài)”,每一步都十分艱難。
除了要解決基礎(chǔ)科學(xué)難題,固態(tài)電池量產(chǎn)還面臨著生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品一致性保障,規(guī)?;杀究煽匾约肮?yīng)鏈配套成熟的問題。
全固態(tài)電池到來(lái)仍需5-10年,在此之前,動(dòng)力電池還要經(jīng)歷一個(gè)技術(shù)改良的過(guò)渡階段。
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