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    半固態電池“裝車”量產在即!

    幾天前,蔚來CEO李斌親自下場測試搭載150kWh電池包的蔚來ET7,在此次測試中,車輛總計行駛14小時1分鐘、1044Km,并且車輛剩余電量為3%。值得一提的是,測試車輛搭載的150kWh電池包,能量密度高達360Wh/kg,并沒有使用行業主流的液態鋰電池技術,而是半固態電池。據蔚來透露,這款電池預計將于2024年第二季度量產交付。
     
    半固態電池“裝車”量產在即!
                                                                  半固態電池起源
    由于鋰離子電池擁有較長的使用壽命和較高的能量密度,經常被用作交通工具的動力電池。目前,動力電池市場上多數產品是液態鋰離子電池,但因為液態電池采用的有機電解液易燃,容易導致電池起火或爆炸。
     
    為了保證電池安全,液態電池便需要增加額外材料和工藝,使電池重量、體積和成本增加,加之正負極材料的選擇受限,電池的能量密度也很難進一步提高。因此,業界轉向研究固態電池,嘗試用不可燃的固態電解質替代可燃的電解液,以從根本上提高電池的安全性。
     
    然而固態電池的發展目前仍然處于實驗室階段,研究發現其存在的電導率低、電極/電解質界面兼容性和穩定性差、離子傳輸速度、材料制備與成型、封裝設計等方面的技術難點仍無法解決。于是,業界只好選擇另一種比較折中的方案,也就是半固態電池。
     
    半固態電池是指,電芯中固態電解質和液態電解質均存在,液態電解質的質量或體積比例相對較大,電解液含量占比在5%-10%的電池,其正負極,隔膜等可以延續采用液態鋰離子電池的材料。


    半固態電池采用了原位固化固液電解質,主要核心在“固液電解質”。所謂原位固化,就是逐步把當前的液態電解質轉換為固體,而不是一步到位全固態的方法。
     
    由于半固態電池采用固液混合電解質,安全性較液態鋰離子電池更高,界面接觸性較固態電池更好,也更容易實現商業化落地。
                                                                  高鎳+硅基漸成趨勢

    近年以來,為攀登高能量密度高峰、挑戰快充速度,眾多主流電池廠商紛紛采用高鎳正極搭配硅基負極方案。
     
    固態電池與傳統液態電池的正極材料相似,三元正極材料是典型的固態電池正極材料之一,增加鎳含量可以提升電池能量密度,具有較高能量密度的高鎳三元正極材料是未來的發展方向。
     
    同時,在電池技術發展的過程中,對鋰離子電池的要求越來越高,如高能量、高安全性等,而石墨材料無法滿足這些需求。硅基材料包括硅碳、硅氧等,硅的儲備量豐富、成本低、無污染,并且硅基材料比碳基材料的理論比容量更高,理論比容量為 994 mA·h/g,負極漸漸向硅基化發展。
     
    據了解,蔚來150kWh電池包于2021年的NIO Day上發布,采用固液混合電解質,硅碳復合負極材料和超高鎳正極材料,單個電池包重量為575kg,能量密度為360Wh/kg。這塊電池的電芯由衛藍新能源提供,于今年6月份正式交付給蔚來,然后由蔚來自己進行電池包pack生產。
     
    除此之外,特斯拉4680大圓柱電池正負極分別采用高鎳三元材料和硅基材料,億緯鋰能的46大圓柱產品、中創新航的頂流圓柱電池等都采用了高鎳+硅碳的體系。
                                                               2023年企業布局半固態電池動態

    隨著半固態電池的產業化進展,裝車進展不斷推進。
     
    除了蔚來ET7搭載150kWh半固態電池包實現超1000公里續航,據上汽官網,2024年上半年飛凡車型將搭載清陶能源的固態電池。今年8月,清陶能源完成了與上汽聯合開發的第一代半固態電池裝車實驗,測試車輛最大續航里程達到1083公里,將于明年在上汽智己汽車平臺上實現量產。
     
    孚能科技也在今年11月宣布,搭載其半固態電池的遠航Y6正式下線,后者為大運集團旗下豪華新能源車型。孚能科技同時表示,半固態電池已在多款品牌車型落地。
     
    電池企業布局方面:
     
    今年12月,蜂巢能源推出方形半固態電池,即二代果凍電池新品,該電池目前已達到量產狀態。
     
    11月22日,領新新能源一期凝膠聚合物固態電解質的“大固”系列產品投產;6月29日,領新新能源與長壽經開區簽定了20GWh大容量凝膠聚合物固態電池的項目投資協議,項目擬投資106億元。
     
    11月21日,太藍新能源重慶二期項目開工投產。此前首座半固態一期項目于2022年投產。
     
    9月5日,贛鋒鋰業推出半固態“先鋒”電池,采用柔性固體電解質隔膜和超級半固態電芯,可實現3000+循環壽命,10萬公里無衰減。
     
    9月14日,國軒高科透露,公司的高安全半固態電池預計2023 年批量交付。此外預計2025年后將生產出能量密度超過800Wh/L、超過400Wh/kg、循環 800 次的全固態電池。
     
    7月4日,衛藍新能源湖州基地二期項目奠基,目前公司湖州基地項目一期已達產。6月30日,公司360Wh/kg鋰電池電芯交付蔚來汽車。
     
    4月18日,長安深藍首款搭載半固態電池系統的中型SUV深藍S7在上海車展中亮相。據公司表示,計劃將不晚于2027年推動重量能量密度達到350-500Wh/kg、體積能量密度750-1000Wh/L,并逐步量產應用,2030年實現普及。
     
    2月,總投資 100 億元的 15GWh 清陶能源動力固態電池儲能產業基地正式簽約落地成都市郫都區。首條生產線設計產能1GWh,預計近期首批半固態電池將在郫都工廠正式下線。
     
    1月13日,嵐圖追光首批搭載孚能科技半固態電池的車型下線。2023 年 3 月 27 日,公司在投資者互動平臺表示,公司自主研發的第一代半固態電池已順利量產裝車。
     
    參考來源:
    太平洋號 《李斌實測挑戰1000KM續航,半固態電池能否破解純電痛點》
    蓋世汽車《半固態、去模組、車企自研……2023動力電池關鍵詞》
    高工鋰電《半固態電池量產裝車“搶跑”》
    光大證券《半固態電池量產在即,氧化物路線蓄勢待發》
    界面新聞《半固態電池明年批量供貨蔚來,哪些電池企業正押注這項技術?》

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