要說汽車動力電池的終極形態是什么,固態電池必有席位。
最近騰勢趙長江和智己劉濤干脆開起線上pk。趙長江說:現在宣傳半固態電池是在玩文字游戲。劉濤回應:不擅長文字游戲,行業首個快充固態電池即將在智己L6上車。
很快,昊鉑這邊也丟出“全100%固態電池”的消息,大有嘲諷友商“zuo jia”的意思。
智己L6固態電池好用
但要“慎用名號”
固態電池被大家調侃成“薛定諤的動態電池”,說的是它總被拉出來吹概念,落地遙遙無期,而且吹概念也罷了,有時候到底是固態還是半固態,都沒個準話。
辨別液態、半固態還是全固態,重點看電解質的是什么狀態,電解質的作用是為電子轉移提供媒介。像“稀飯”一樣的就是液態電池,像“粥”一樣就是半固態,像“熟米飯”一樣就是固態。
液態電池與固態電池內部結構對比圖。液態鋰電池主要使用碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯等,作為離子遷移的電解質,固態電池主要使用固態的氧化物或者硫化物作為電解質。
智己L6即將上車的超130kWh超快充固態電池,正極采用專利自研的納米尺度固態電解質包覆超高鎳材料,負極為新一代高比能復合硅碳材料。
這句話用了密度極高的復雜詞匯,搞得大家云里霧里。我給大家拆解下,它的意思是說,他們將一種“粉末狀(納米尺度)”的電解質材料利用了特殊工藝(包覆工藝)涂在了正極上(正極為超高鎳材料)。
不過他們沒說的是,這款電池依然需要液體成分潤濕極片,以方便電子在極片間運動。這不依然是電解質的工作特性嘛。而且這款“潤濕劑”的質量占比約為電池整體的10%,也就比液態鋰離子電池低5%左右。
我們也能側面做下驗證。這款電池是與清陶能源聯合研發的產物已經不是秘密了,從其官網介紹看,有一個氧化物固態電解質粉體,應該就是使用在智己L6上。所以不難判斷,智己確實使用的是一款半固態電池。
當然了,如果我們只是糾結于它是不是真固態,其實對這個產品本身也是不公平的。
三元鋰電池的能量密度通常在150Wh/kg~250Wh/kg,固態電池的能量密度可以達到此數據的1倍甚至更多。比如智己L6 Max光年版搭載的固態電池單體能量密度為368Wh,相比250Wh/kg,能量密度增加高達47.2%,這提升的能力是實打實的,應該給予肯定呀。
昊鉑固態電池數據很強
但考驗仍在繼續
昊鉑這邊,明確提到他們的全固態電池采用100%固態電解質。具體來看,是采用第三代海綿硅負極和高面容量固態正極。很可惜,昊鉑對“高面容量固態正極”有何玄機沒有過多展開。
按照2月廣汽埃安公布的數據,該電池的能量密度超過了350Wh/kg,等到4月,這一數據被定義到超過400Wh/kg,看來是實驗室又有突破,能量密度增加了60%。
昊鉑能做到400Wh/kg,與其全固態正極可達到 5mAh/cm2 以上的高面容量有直接關系。
根據廣汽埃安總經理古惠南在接受《證券日報》記者采訪時所說,他們初步計劃是今年年底就要固態電池裝車測試,明年主要是測試電池性能,后年爭取量產。
在多位專家看來,電池技術的創新周期大約是30年。自 2000年起,鋰離子電池開始在動力方面應用,預計到2030年,全固態電池有望實現產業化。如果廣汽埃安能順利推進,這一速度比預期早了4年。
不過廣汽埃安也不能認為自己就能拔得頭籌,2023年寶馬汽車的主要合作伙伴態能能量公司(Solid Power)也發布過一款全固態電池,能量密度為390W·h/kg。寶馬希望在2025年之前推出第一輛基于Solid Power電池技術的原型車,就看誰的速度更快了。
另外,由于全固態電池產線與現有液態電池產線無法兼容,直接投資全固態電池生產線會花費過多成本。蔚來汽車曾透露,一塊150kWh的半固態電池價格就已接近 30 萬元。居高不下的產品成本成為固態電池商業化路上的“攔路虎”。
如果廣汽埃安用濕法工藝,大概能保留一半的現有設備,如果用干法工藝,2/3的設備都不能用,所以必須要實現設備廠商同步。
“固態”和“半固態”是水火不容嗎?
聊到這里,大家應該也發現了,他們各家的產品都很優秀,與此同時,也都有要攻克的難題。我認為“固態”和“半固態”并不是水火不容,各家應該著力發揮自己的優勢才更合理。
為什么這么說,我們可以從固態電池的幾個亟待解決的難題看。
(1)循環壽命衰減和電池容量
固態電池量產仍存在固態電解質之間界面接觸不良、生產成本過高等問題。由于固態電解質特性,電解質與正負極材料間接觸會產生較大阻抗,導致損耗過高和穩定性差等問題,由此造成電池電量和循環壽命衰減。所以廣汽埃安后續的實驗驗證應該花大量的精力在此。
換個視角看,這也是半固態電池的優勢所在,在固態電池中注入少量液態電解質,可以大大提高固態電池的容量,改善固態電池存在的能量偏低、倍率性較差的問題。
(2)電池安全性
由于固態電池中沒有液態電解質,從而可以提高電池的安全性,這會是廣汽埃安固態電池的優勢。
但半固態電池的安全性則是制約其發展的關鍵因素,由于半固態電池的物化性質相對傳統液態鋰離子電池不同,如何判斷其安全性能,獲得具有適用性的動力電池的熱失控評價技術,是行業當前亟需解決的難題。所以智己如果想推“半固態電池”,現階段的重點攻克方向就在此,比如要推出更領先的BMS電池管理技術。
總結
由于固態電池使用固態電解質,穩定性更強,不存在液態電解質容易燃燒和爆炸的風險,與液態電池相比,固態電池被認為是下一代高性能鋰電池重要代表。但與此同時,半固態電池并不是就應該人人喊打,現階段這種產品的折中優勢也不少。
不管如何,好的技術要鼓勵,兩種模式的電池都很好,只是車企一定要堅定自己的想法,別想著“貼金”,最后顯得不自信,反而不好。要我說,智己就大大方方說自己使用的是半固態,但產品很難打。廣汽埃安說自己使用的是全固態,但要再等等看。
審核編輯:劉清
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原文標題:固態和半固態電池,有必要水火不容嗎?
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