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半固態(tài)電池“裝車”量產(chǎn)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(jì)行駛14小時(shí)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(dá)360Wh/kg，并沒有使用行業(yè)主流的液態(tài)鋰電池技術(shù)，而是半固態(tài)電池。據(jù)蔚來透露，這款電池預(yù)計(jì)將于2024年第二季度量產(chǎn)交付。
 
半固態(tài)電池“裝車”量產(chǎn)在即！
                                                              半固態(tài)電池起源
由于鋰離子電池?fù)碛休^長的使用壽命和較高的能量密度，經(jīng)常被用作交通工具的動(dòng)力電池。目前，動(dòng)力電池市場上多數(shù)產(chǎn)品是液態(tài)鋰離子電池，但因?yàn)橐簯B(tài)電池采用的有機(jī)電解液易燃，容易導(dǎo)致電池起火或爆炸。
 
為了保證電池安全，液態(tài)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(fù)極材料的選擇受限，電池的能量密度也很難進(jìn)一步提高。因此，業(yè)界轉(zhuǎn)向研究固態(tài)電池，嘗試用不可燃的固態(tài)電解質(zhì)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(tài)電池的發(fā)展目前仍然處于實(shí)驗(yàn)室階段，研究發(fā)現(xiàn)其存在的電導(dǎo)率低、電極/電解質(zhì)界面兼容性和穩(wěn)定性差、離子傳輸速度、材料制備與成型、封裝設(shè)計(jì)等方面的技術(shù)難點(diǎn)仍無法解決。于是，業(yè)界只好選擇另一種比較折中的方案，也就是半固態(tài)電池。
 
半固態(tài)電池是指，電芯中固態(tài)電解質(zhì)和液態(tài)電解質(zhì)均存在，液態(tài)電解質(zhì)的質(zhì)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(fù)極，隔膜等可以延續(xù)采用液態(tài)鋰離子電池的材料。


半固態(tài)電池采用了原位固化固液電解質(zhì)，主要核心在“固液電解質(zhì)”。所謂原位固化，就是逐步把當(dāng)前的液態(tài)電解質(zhì)轉(zhuǎn)換為固體，而不是一步到位全固態(tài)的方法。
 
由于半固態(tài)電池采用固液混合電解質(zhì)，安全性較液態(tài)鋰離子電池更高，界面接觸性較固態(tài)電池更好，也更容易實(shí)現(xiàn)商業(yè)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(zhàn)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(fù)極方案。
 
固態(tài)電池與傳統(tǒng)液態(tài)電池的正極材料相似，三元正極材料是典型的固態(tài)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(fā)展方向。
 
同時(shí)，在電池技術(shù)發(fā)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(chǔ)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(fù)極漸漸向硅基化發(fā)展。
 
據(jù)了解，蔚來150kWh電池包于2021年的NIO Day上發(fā)布，采用固液混合電解質(zhì)，硅碳復(fù)合負(fù)極材料和超高鎳正極材料，單個(gè)電池包重量為575kg，能量密度為360Wh/kg。這塊電池的電芯由衛(wèi)藍(lán)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(jìn)行電池包pack生產(chǎn)。
 
除此之外，特斯拉4680大圓柱電池正負(fù)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(chǎn)品、中創(chuàng)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(yè)布局半固態(tài)電池動(dòng)態(tài)
隨著半固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展，裝車進(jìn)展不斷推進(jìn)。
 
除了蔚來ET7搭載150kWh半固態(tài)電池包實(shí)現(xiàn)超1000公里續(xù)航，據(jù)上汽官網(wǎng)，2024年上半年飛凡車型將搭載清陶能源的固態(tài)電池。今年8月，清陶能源完成了與上汽聯(lián)合開發(fā)的第一代半固態(tài)電池裝車實(shí)驗(yàn)，測試車輛最大續(xù)航里程達(dá)到1083公里，將于明年在上汽智己汽車平臺上實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
 
孚能科技也在今年11月宣布，搭載其半固態(tài)電池的遠(yuǎn)航Y(jié)6正式下線，后者為大運(yùn)集團(tuán)旗下豪華新能源車型。孚能科技同時(shí)表示，半固態(tài)電池已在多款品牌車型落地。
 
電池企業(yè)布局方面：
 
今年12月，蜂巢能源推出方形半固態(tài)電池，即二代果凍電池新品，該電池目前已達(dá)到量產(chǎn)狀態(tài)。
 
11月22日，領(lǐng)新新能源一期凝膠聚合物固態(tài)電解質(zhì)的“大固”系列產(chǎn)品投產(chǎn)；6月29日，領(lǐng)新新能源與長壽經(jīng)開區(qū)簽定了20GWh大容量凝膠聚合物固態(tài)電池的項(xiàng)目投資協(xié)議，項(xiàng)目擬投資106億元。
 
11月21日，太藍(lán)新能源重慶二期項(xiàng)目開工投產(chǎn)。此前首座半固態(tài)一期項(xiàng)目于2022年投產(chǎn)。
 
9月5日，贛鋒鋰業(yè)推出半固態(tài)“先鋒”電池，采用柔性固體電解質(zhì)隔膜和超級半固態(tài)電芯，可實(shí)現(xiàn)3000+循環(huán)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(tài)電池預(yù)計(jì)2023 年批量交付。此外預(yù)計(jì)2025年后將生產(chǎn)出能量密度超過800Wh/L、超過400Wh/kg、循環(huán) 800 次的全固態(tài)電池。
 
7月4日，衛(wèi)藍(lán)新能源湖州基地二期項(xiàng)目奠基，目前公司湖州基地項(xiàng)目一期已達(dá)產(chǎn)。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(lán)首款搭載半固態(tài)電池系統(tǒng)的中型SUV深藍(lán)S7在上海車展中亮相。據(jù)公司表示，計(jì)劃將不晚于2027年推動(dòng)重量能量密度達(dá)到350-500Wh/kg、體積能量密度750-1000Wh/L，并逐步量產(chǎn)應(yīng)用，2030年實(shí)現(xiàn)普及。
 
2月，總投資 100 億元的 15GWh 清陶能源動(dòng)力固態(tài)電池儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)基地正式簽約落地成都市郫都區(qū)。首條生產(chǎn)線設(shè)計(jì)產(chǎn)能1GWh，預(yù)計(jì)近期首批半固態(tài)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(tài)電池的車型下線。2023 年 3 月 27 日，公司在投資者互動(dòng)平臺表示，公司自主研發(fā)的第一代半固態(tài)電池已順利量產(chǎn)裝車。
 
參考來源：
太平洋號 《李斌實(shí)測挑戰(zhàn)1000KM續(xù)航，半固態(tài)電池能否破解純電痛點(diǎn)》
蓋世汽車《半固態(tài)、去模組、車企自研……2023動(dòng)力電池關(guān)鍵詞》
高工鋰電《半固態(tài)電池量產(chǎn)裝車“搶跑”》
光大證券《半固態(tài)電池量產(chǎn)在即，氧化物路線蓄勢待發(fā)》
界面新聞《半固態(tài)電池明年批量供貨蔚來，哪些電池企業(yè)正押注這項(xiàng)技術(shù)？》

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