作為電動(dòng)汽車(chē)的“心臟”，動(dòng)力電池的性能直接影響著車(chē)輛的行駛狀況?？梢院敛豢鋸埖卣f(shuō)，電動(dòng)汽車(chē)是“成也動(dòng)力電池、敗也動(dòng)力電池”。也正因此，無(wú)論是動(dòng)力電池企業(yè)，還是新能源整車(chē)企業(yè)，都鉚足了勁試圖突破動(dòng)力電池技術(shù)瓶頸。

目前來(lái)看，三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池仍是當(dāng)下新能源汽車(chē)動(dòng)力電池的兩大主流技術(shù)路線(xiàn)，然而受制于前者的安全穩(wěn)定性問(wèn)題和后者的能量密度問(wèn)題，近年來(lái)固態(tài)電池逐漸被行業(yè)寄予厚望，并被認(rèn)為是最具革新性的技術(shù)路線(xiàn)，可以實(shí)現(xiàn)能量密度、耐用性、安全性的大幅提升。

20多家企業(yè)競(jìng)逐固態(tài)電池

在行業(yè)發(fā)展大勢(shì)下，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全球范圍內(nèi)致力于固態(tài)電池技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用的車(chē)企與動(dòng)力電池企業(yè)有20多家，其中不少企業(yè)都宣布要量產(chǎn)固態(tài)電池，并制定了相應(yīng)的發(fā)展路線(xiàn)計(jì)劃。

國(guó)際上，大眾、豐田、本田、寶馬、松下等車(chē)企及電池企業(yè)均在固態(tài)電池領(lǐng)域有所布局。其中，寶馬2017年就開(kāi)始牽手Soild Power開(kāi)發(fā)固態(tài)電池；豐田作為較早著手研發(fā)固態(tài)電池的車(chē)企之一，側(cè)重硫化物固態(tài)電解質(zhì)技術(shù)路線(xiàn)，有望在2022年推出搭載固態(tài)電池的車(chē)型；2020年年初，豐田宣布與松下成立合資企業(yè)生產(chǎn)固態(tài)電池；同年，戴姆勒宣布與加拿大魁北克水電公司合作開(kāi)發(fā)固態(tài)電池技術(shù)，一旦達(dá)到量產(chǎn)狀態(tài)，將在戴姆勒旗下的電動(dòng)汽車(chē)上使用。今年3月15日，大眾汽車(chē)在其首屆電池日上表示，未來(lái)動(dòng)力電池的目標(biāo)是固態(tài)電池。

國(guó)內(nèi)方面，清陶能源、寧德時(shí)代、贛鋒鋰業(yè)、輝能、北京衛(wèi)藍(lán)、卡耐新能源等動(dòng)力電池企業(yè)走在固態(tài)電池研發(fā)前列。據(jù)了解，清陶能源目前已開(kāi)發(fā)出全固態(tài)電池，單體能量密度可達(dá)到430Wh/kg，量產(chǎn)階段可達(dá)到300Wh/g以上；寧德時(shí)代在聚合物固態(tài)鋰金屬電池和硫化物基固態(tài)電池方向都有研究；贛鋒鋰業(yè)年產(chǎn)億瓦時(shí)級(jí)第一代固態(tài)鋰電池研發(fā)中試生產(chǎn)線(xiàn)已建成試產(chǎn)；衛(wèi)藍(lán)新能源2019年在江蘇舉行了固態(tài)電池項(xiàng)目奠基，計(jì)劃建成年產(chǎn)0.1GWh固態(tài)電池生產(chǎn)線(xiàn)；輝能科技稱(chēng)2023 年將開(kāi)始全固態(tài)電池試產(chǎn)，2024年全固態(tài)電池量產(chǎn)。

此外，北汽集團(tuán)、比亞迪等傳統(tǒng)車(chē)企，以及蔚來(lái)、天際、愛(ài)馳等新造車(chē)企業(yè)均在固態(tài)電池領(lǐng)域有所布局。特別是今年1月9日，蔚來(lái)汽車(chē)在NioDay上發(fā)布首款150kWh固態(tài)電池，搭載該電池的蔚來(lái)eT7轎車(chē)?yán)m(xù)航里程將超過(guò)1000公里的消息，再度點(diǎn)燃了業(yè)界對(duì)固態(tài)電池的關(guān)注度。

半固態(tài)是方向，大規(guī)模商業(yè)化仍存疑

在眾多企業(yè)的爭(zhēng)相布局下，固態(tài)電池的商業(yè)化進(jìn)程自然成為行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。在日前召開(kāi)的藍(lán)皮書(shū)論壇上，有關(guān)“固態(tài)電池何時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用”的話(huà)題就引發(fā)了一場(chǎng)激烈的討論。

安馳科技總經(jīng)理、創(chuàng)始人徐小明表示，2030年之前，純固態(tài)電池很難看到，即便看到真正的固態(tài)，至少前三年到五年，其主要應(yīng)用在消費(fèi)類(lèi)電子端，要做到安全性可控且用得起。

據(jù)了解，從電池結(jié)構(gòu)本身來(lái)講，使用固體電解質(zhì)的固態(tài)電池具有不可燃、不腐蝕、不揮發(fā)、不漏液等優(yōu)勢(shì)，可極大確保電池的安全性。同時(shí)，用金屬鋰做負(fù)極的固態(tài)電池可匹配高電壓正極材料，進(jìn)一步提升能量密度。但也正是由于這一固體形態(tài)，固態(tài)電池也存在著先天的缺陷。譬如，固態(tài)電解質(zhì)的鋰離子遷移效率會(huì)直接影響固態(tài)電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率，電極與電解質(zhì)之間的界面阻抗會(huì)上升等問(wèn)題。

考慮到固態(tài)電池量產(chǎn)面臨的現(xiàn)實(shí)困難，以及新能源汽車(chē)對(duì)高安全、高能量密度動(dòng)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(guò)渡方案。“半固態(tài)電池是具備可行性的，可以解決安全性問(wèn)題，然后再去提升能量密度。”徐小明說(shuō)道。

北汽集團(tuán)副總經(jīng)理廖振波表示，固混電池當(dāng)5%-10%是液態(tài)的時(shí)候，它應(yīng)該是比較安全的，同時(shí)能量密度也滿(mǎn)足汽車(chē)企業(yè)的要求。同時(shí)他強(qiáng)調(diào)稱(chēng)，在能量密度不降低的情況下，要增強(qiáng)安全性，別去走其他的路線(xiàn)，扎扎實(shí)實(shí)把固混電池做上去。“我強(qiáng)烈呼吁這些電池企業(yè)，不要猶豫了，趕快產(chǎn)業(yè)化，給整車(chē)企業(yè)提供安全可靠的固混電池。”

廖振波之所以發(fā)出這樣強(qiáng)烈呼吁，歸根到底還是動(dòng)力電池的安全。他說(shuō)道，目前車(chē)企亟需解決的問(wèn)題已從原來(lái)追求的能量密度、成本要素，轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)在追求的排序?yàn)榘踩?、成本、性能的三要素。他還特別提到，成本不僅僅是電池采購(gòu)成本，還要考慮售后和召回的情況。

“每年到夏季，新能源汽車(chē)就會(huì)出現(xiàn)著火事故，汽車(chē)召回的比例越來(lái)越大。按照中國(guó)的召回制度，萬(wàn)分之四的設(shè)計(jì)安全的質(zhì)量事故就要召回，這樣給整車(chē)企業(yè)的損失是非常大的，所以現(xiàn)在我們把成本的問(wèn)題分開(kāi)，一個(gè)是采購(gòu)成本，再一個(gè)是后面的售后服務(wù)，包括剛才說(shuō)的召回服務(wù)，所以在安全保障不了的情況下，成本是非常高的，所以整車(chē)企業(yè)最重要的是講究安全。”

孚能科技董事長(zhǎng)王瑀亦表示，半固態(tài)肯定是未來(lái)的發(fā)展方向，“誰(shuí)也不愿意在生產(chǎn)電池過(guò)程當(dāng)中有隱患，用了半固態(tài)電池，你的工廠(chǎng)再不會(huì)出現(xiàn)起火的問(wèn)題”，終極目標(biāo)還是要從材料本身去徹底解決這個(gè)問(wèn)題。

不過(guò)，在蜂巢能源科技有限公司董事長(zhǎng)兼CEO楊紅新看來(lái)，半固態(tài)電池技術(shù)雖然解決了可以量產(chǎn)的問(wèn)題，但是不代表可以大規(guī)模商業(yè)化。“大規(guī)模商業(yè)化需要有可工程化的能力支撐它，而且有用戶(hù)愿意為它買(mǎi)單，現(xiàn)在我們找不到半固態(tài)電池的核心賣(mài)點(diǎn)在哪里。”楊紅新指出，半固態(tài)的成本會(huì)增加、產(chǎn)線(xiàn)要調(diào)整，不過(guò)第一代產(chǎn)品對(duì)產(chǎn)線(xiàn)的影響不是很大，所以技術(shù)問(wèn)題可以解決并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，但是大規(guī)模商業(yè)化，還是有相當(dāng)?shù)牟淮_定性。

鈉離子成動(dòng)力電池技術(shù)新突破

整體來(lái)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(shì)，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。不過(guò)在大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用上，其仍存在一定的不確定性。那么，在半固態(tài)電池真正實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用之前，動(dòng)力電池技術(shù)路線(xiàn)還會(huì)有哪些新的突破？

“我覺(jué)得鈉離子電池是非常好的突破，鈉離子電池未來(lái)很重要的一點(diǎn)是鈉的資源比較豐富、成本比較低，另外鈉離子電池價(jià)格比較便宜，缺點(diǎn)是能量密度比較低。”孚能科技董事長(zhǎng)王瑀說(shuō)道。

今年5月21日，寧德時(shí)代董事應(yīng)對(duì)長(zhǎng)曾毓群在股東大會(huì)上就透露，將于今年7月份左右發(fā)布鈉離子電池。此舉被業(yè)內(nèi)認(rèn)為是寧德時(shí)代鋰資源稀缺以及由此帶來(lái)鋰電原材料價(jià)格高昂的重要措施。

蜂巢能源科技有限公司董事長(zhǎng)兼CEO楊紅新表示，“中國(guó)鋰資源非常匱乏，從戰(zhàn)略上應(yīng)該有一種從原材料方面解決的途徑，鈉離子電池是特別好的。但是在乘用車(chē)上，大規(guī)模應(yīng)用鈉離子電池的，至少這幾年看，可能挑戰(zhàn)還是非常大的，可能會(huì)替代部分鉛酸和鐵鋰。”

不過(guò)，鈉離子電池尚處于產(chǎn)業(yè)化初期，安馳科技總經(jīng)理、創(chuàng)始人徐小明指出，鈉離子電池至少在5年之后，配套才會(huì)逐漸成熟，因?yàn)樗貥?gòu)現(xiàn)有電池整個(gè)化學(xué)體系。

此外，對(duì)于目前爭(zhēng)論較為激勵(lì)的三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池，孚能科技董事長(zhǎng)王瑀堅(jiān)定表示，三元電池還會(huì)成為乘用車(chē)主流。“我們希望用三元一半的體積、一半的重量，20分鐘充滿(mǎn)，釋放30度電、50度電，滿(mǎn)足需求，這是未來(lái)整個(gè)方向，人類(lèi)社會(huì)發(fā)展還是要技術(shù)進(jìn)步帶動(dòng)人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展。”他還說(shuō)道，NCM811的安全是完全可控的，只是現(xiàn)在還沒(méi)有達(dá)到這個(gè)水平，從原材料到電池制造到整車(chē)控制到預(yù)警，現(xiàn)在還做不到，但是未來(lái)一定可以做得到。