當前位置: 華文星空 > 汽車

固態電池爆火!電動汽車的顛覆性革命,終於要來了?

2024-04-15汽車

最近, 固態電池 又一次在車圈火了起來,熱度前所未有。

先是全方位硬剛小米SU7、後來因釋出會標註錯誤道歉的 智己L6 ,官宣成為第一個搭載 「準900V超快充固態電池」 的量產車型, CLTC續航將超過1000公裏

無獨有偶,廣汽埃安的高端品牌 昊鉑 ,也高調釋出了最新的固態電池技術。

在前期宣傳海報上,昊鉑特地註明了「真的要來了」、 「全固態」 「100%固態電解質」 等等吸睛的標語,甚至說要在2026年量產裝車。

一時間,多家固態電池概念股紛紛飄紅,漲幅遠超汽車行業平均水平。

而早在去年12月份,蔚來CEO李斌就開著一輛搭載 150度電半固態電池的ET7 ,在氣溫只有-2℃的環境下,直播完成了從上海到廈門的1000公裏續航挑戰。

這也讓某些網友直呼:2020年NIO Day上放出的「半固態電池」鴿子,在4年之後終於要落地了!

關於固態電池的訊息接連不斷曝出之後,更是有小夥伴表示: 「等等黨又勝利了」!

與此同時,也有一些小夥伴對資訊的真實性表示質疑:

當然,對固態電池落地這件事表示質疑的,還有很多業內資深人士。

早期智己CEO劉濤在微博上披露關於智己L6固態電池相關資訊的時候, 騰勢銷售事業部CEO趙長江就曾經發難:「這個時候宣傳半固態電池,就是在玩文字遊戲!」

智己劉濤也是毫不示弱,回懟道 「文字遊戲不是我們擅長的」

但巧合的是,就在上個月, 寧德時代董事長曾毓群也對固態電池落地表示了質疑。

「電動汽車固態電池距離商業化還有數年時間,這項技術還不夠完善,缺乏耐用性,且仍然存在安全問題。我們完全支持固態電池,我在這方面已經投資了10年。我幾乎每個月都會了解研發人員在固態電池方面的工作,所以我知道所有的進展。」

可見,行業裏對於「固態電池裝車」這件事,不僅分成了涇渭分明的兩派,更是伴隨著濃烈的火藥味。

那麽,作為 汽車電動化的「終極技術」和「顛覆性革命」, 現階段的固態電池到底靠不靠譜?距離大規模量產普及還有多遠?我們不妨借此機會,具體分析一下。

- 1 -

實際上,無論蔚來、智己還是昊鉑,都不是第一個把固態電池搬上量產車的。

去年4月份上市的嵐圖追光,就已經搭載上了半固態電池!

正常來說,這麽裏程碑式的技術革新,車企應該抓住機會大肆宣傳才對。但顯然,嵐圖並沒有這麽做,而是選擇了「低調行事」。

除了嵐圖本身的品牌調性之外,細看一下這塊半固態電池的效能參數,也能發現原因。

580km的純電續航, 比不上高配車型雲母電池的730km。同樣,能量密度方面 追光半固態電池包只有170Wh/kg, 也不如雲母電池的212Wh/kg。

所以首次落地的半固態電池更像是一次試水,用更先進的概念看看業界的反響。根據反饋,再決定是推出技術更先進的固態電池,還是沿用現階段成熟的三元鋰體系。

不過,這次智己L6上搭載的 「第一代光年固態電池」 ,在效能上跟嵐圖半固態就完全不是一個量級的了。

其單體電芯的能量密度達到了驚人的368Wh/kg ,估算整包能量密度至少在250Wh/kg以上。

對比一下現階段其他主流電池的能量密度,比亞迪刀片電池140Wh/kg,寧德時代神行電池145Wh/kg,特斯拉4680電池242Wh/kg,寧德時代麒麟電池255Wh/kg……

所以單從能量密度上來說,智己L6的光年固態電池,確實達到了第一梯隊的水平。

此外,智己L6光年版的 整車電壓為875V ,峰值充電功率可達400kW。這意味著光年電池在 充電速度方面,也是不輸市面上主流的800V電池包的。

雖說後來經過證實之後劉濤承認,「光年固態電池」並非全固態電池,而是跟嵐圖追光一樣的「半固態」,即固態電解質電池。

但不得不承認,僅僅用了1年的時間,從嵐圖到智己,半固態電池在效能上獲得了如此巨大的提升,量產落地之後對整個新能源汽車行業來說,必定是存在積極意義的。

那麽,智己到底是怎麽做到的呢?

- 2 -

動力電池的所謂「液態」、「固態」、「半固態」,指的是內部用於傳導鋰離子介質的物理性質。

其中 「半固態」 介於液態和純固態之間 的一種狀態,行業裏普遍定義是電解液含量在10%以下,將原本電解液的部份替換為固態電解質。

固態電解質相比電解液來說, 最明顯的優勢就是不易燃燒和爆炸, 安全性是比較好的, 理論上可以從根本上解決電動車令人詬病的自燃問題。

得益於固態電解質安全性高的優勢, 工程師可以放開手腳采用能量密度更高的正負極材料,從而增加電池包的能量密度。

智己L6光年電池的正極采用了 超高鎳三元材料 ,估計鎳含量接近90%。而目前液態三元鋰電池能量密度最高的,最多只敢采用80%鎳含量的8系正極材料,不敢再把鎳含量往上提了,不然自燃風險會大大增加。

光年電池的負極,也采用了能量密度更高的 矽碳負極 ,而不是目前最常用的石墨負極。

這也就解釋了,為什麽同為半固態電池,光年電池在能量密度上能做到碾壓嵐圖追光半固態電池,核心是因為 光年電池在正負極材料方面套用更為激進。

固態電解質種類繁多, 大體上可以分為三大類, 氧化物、硫化物和聚合物, 三種電解質各自有各自的優缺點。

氧化物電解質 一般都是礦物、陶瓷之類的,比如氧化鋅、鈣鈦礦、氧化鈰、鉬酸鑭等等,優點是成本較低,缺點是導電率普遍較低,可能會影響快充效能。部份氧化物電解質還存在熱穩定性較差的問題,容易變質失效,導致迴圈壽命降低。

硫化物電解質 一般指的是硫化鋰、硫化鹽之類的,優點是導電性比氧化物電解質要強很多,但缺點是接觸空氣就會釋放出劇毒的硫化氫瓦斯,因此對電池包密封性和碰撞安全有著極高的要求。

聚合物電解質 一般是有機高分子材料,優點是熱穩定性較好,缺點是導電率不足,機械強度差容易發生開裂,因此充電倍率和迴圈壽命是需要解決的問題。

智己L6光年電池電解液含量在5-10%之間,其中固態電解質是以 氧化物為主,聚合物為輔 混合固態電解質

因此,綜合前面所分類的材料性質來看,光年電池上車首先要解決的就是導電率低,不過既然智己敢聲稱光年電池支持900V超快充,可實作 「充電12分鐘,續航+400公裏」 ,勢必是已經攻克了這一難題。

據工程師透露,為了增強光年電池的導電性,他們在電池內部加入了高導電性的10%浸潤液,同時采用行業首創的「幹法固態電解質層一體成型工藝」,使得固態電解質的密度提升,兩項技術都有利於降低電芯內阻。

此外,即使只是半固態電池,成本也是個大問題。

去年蔚來總裁秦力洪在測試ET7半固態電池時表示,電池的成本已經接近一輛蔚來ET5了,超過29萬元。

不過令人驚喜的是, 智己L6光年電池版本預售價竟然不超過33萬元!

這個價格不僅成了最便宜的「1000km純電車」,也對特斯拉Model 3、小米SU7等對手形成了較大的威脅。同時也意味著, 智己很有可能已經攻克了半固態電池成本這道瓶頸。

任何工業產品的降本,都離不開規模化量產,於是就引出了另一個問題, 智己L6光年版,能保供貨嗎?

關於這個話題,我也在釋出會後采訪了智己CEO劉濤。

他給出的答案是,短期內的產量肯定不高,因為要確保電芯的一致性,但攀產能的速度會非常快,下半年肯定會批次交付(說不定價格還會有驚喜)。

至於這塊半固態電池的產能到底能有多少,就不得不扒一下為智己L6提供半固態電池的供應商—— 「清陶能源」 了。

作為一家2014年成立的電池新勢力,上汽集團對其寄予了厚望,在去年的G+輪融資中投了27億元,也成了清陶能源的大股東。

目前,清陶能源已投產的產能有昆山總部的0.7GWh+宜春工廠的1GWh,長期規劃新建產能約35GWh。

按1.7GWh的已有產能來算,滿產滿銷的話一年差不多能供1.3萬輛車的出貨量,這也和劉濤的說法相吻合。

所以即使是半固態電池,短期內在車圈大面積普及的可能性並不高。各家電池廠商擴產、再到裝車,怎麽也要2025、甚至2026年。

- 3 -

而無論固態電池還是半固態電池,目前仍然繞不開阻礙其量產上車的一座大山—— 界面問題

具體來說,就是電池正負極與電解質接觸的緊密程度。

液態電池就好比泡溫泉,水能完美的把人包裹住;固態電池就好比泡沙浴,沙子的包裹性肯定比水要差遠了;半固態電池就好比泡泥漿,雖然包裹性肯定比沙子要強,但也保不齊裏面出現氣泡,並不完美。

對電極的包裹性不強的話,就會造成類似插座沒插緊的情況,導致電極與電解質接觸不良。

再加上物體都有熱脹冷縮,行車過程中又會發生顛簸,久而久之就會更容易導致電池失效,影響電池使用壽命。

雖然智己L6釋出會上並未提及光年電池的迴圈壽命,但查閱清陶能源的資料發現,其一代半固態電池的迴圈壽命只有800次。

對比一下其他電池的迴圈壽命,普通磷酸鐵鋰電池在3000次左右,三元鋰電池在2000次左右。

顯然,現有固態電池的迴圈壽命並不能達到普通電池的水平。

至於智己L6的光年電池迴圈壽命是多少,官方資料中只是提到了「正極表面的高致密性固態電解質層能實作超低界面阻抗」,「降低固態電池內阻」。

即將到來的固態電池表現如何,還要等智己L6等新車上市後,才能得到確切的答案。

- 4 -

說完了智己L6的光年電池,再來簡單聊聊 廣汽最新釋出的「期貨」 —— 100%全固態電池 ,這款電池預計將在 2026年 正式在埃安旗下高端品牌昊鉑上套用。

從參數上來看, 昊鉑純固態電池能量密度達到了400Wh/kg ,比智己L6的還要高,上車之後同樣可以實作 純電續航1000公裏 以上的效果。

正極材料方面,官方稱采用了類似特斯拉4680的幹電極技術,正極材料方面能量遠高於目前主流電池,但具體材料是什麽並未公布。

負極方面,采用的是 海綿矽負極 ,已經把碳完全去掉了,其能量密度理論上是要比矽碳負極更高的。

對於固態電池因界面問題導致迴圈壽命短的問題,是廣汽團隊重點攻克的難關。

據廣汽披露,這款固態電池透過導體包覆層、抑制電極熱脹冷縮等技術,可以讓這款固態電池實作 迴圈150周之後,電池容量保持在90%以上。

安全性方面自然不必多說,不起火、不自燃、可透過針刺試驗等等,都是固態電池的固有優勢,還可以透過200℃的熱箱測試。

不過,這次廣汽披露的技術細節還是太有限了,最最關鍵的電解質到底是用的什麽材料,充電倍率是多少,依舊是個謎。

而後續產能如何爬升,如何控制電池成本,如何透過更多嚴苛的環境測試,這些都是全固態電池真正落地之前要面臨的一道道難關。

不管怎麽樣,希望2026年昊鉑固態電池不要像去年寧德時代凝聚態電池那樣跳票吧。

寫在最後

雖然說無論全固態電池還是半固態電池,距離大規模量產上車仍然需要一定時間。但不得不說,隨著車企和電池廠對新技術發起挑戰,原本存在的難題正在肉眼可見地被一點點攻破。

當全行業都在為止努力的時候,每次往前踏進的一小步,都是對下一階段勝利的積累。

真正到了固態電池落地量產的那一刻,相信新能源汽車會超越所有人的想象,一個嶄新的電氣化時代將會來臨。

這一天,真的近在咫尺了!