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      “半固態”電池算固態電池嗎?
      轉載 :  zaoche168.com   2024年04月15日

      4月8日,上汽智己發布了旗下最新車型智己L6,智己稱這款車在全行業中第一個應用了“準900V超快充固態電池”,可以實現超過1000公里的續航里程。3月26日,Vivo發布的最新折疊屏手機X Fold3采用了半固態電池,固態電池這一長期停留在概念階段的產品,同時在消費電子產品和車用動力電池領域進入應用階段。

      固態電池技術從誕生之日起就廣受矚目,因為其在電芯能量密度、安全性、充放電性能方面的巨大潛力,一直被視為電池領域的下一代產品,能夠給所有使用電池設備的產品帶來革命性的提升。但現階段應用的這些固態電池,距離人們希望中的那個目標還有不小差距。

      比如智己關于“固態電池”的提法就備受爭議,這款電池的生產商清陶能源表示,該電池是半固態電池,而關于半固態電池是否算固態電池,在行業內一直存在爭議。

      液態鋰電池的主流技術路線只有磷酸鐵鋰和三元鋰兩種,其他鈷酸鋰、錳酸鋰、鈦酸鋰等材料的電池只在很有限的場景下才有應用,分類比較清晰。而固態電池技術路線相對復雜,分類標準一直存在爭議,根據目前相對主流的分類標準,可以大致分為全固態與半固態兩大類。(詳見下表)

      爭議焦點是性能

      當前關于固態電池最主要的爭議是半固態電池到底算不算固態電池。

      上汽智己汽車聯席CEO劉濤在社交媒體上用“白馬算不算馬”回應半固態是否算固態電池的爭議,但也有不少整車廠和電池企業表示,半固態電池和液態鋰電池的性能指標并沒有代際差距,所以宣傳上強調半固態電池的做法不可取。

      這兩種表態已經說清了這一爭議的根源,認為半固態電池屬于固態電池的一方強調的是電池的電解質主體已經是固態材料,比如智己采用的電池,其電解質中90%為固體,10%為液態浸潤劑,從電解質的性狀上來說,當然應該算固態電池。

      而認為不應該在宣傳中強調固態概念的一方,其核心觀點是固態電池應該在性能指標上大幅度領先現有的液態鋰電池,比如電芯能量密度超出一倍以上,安全性、充放電性能都擁有代際優勢,而現有的半固態電池在性能指標上完全達不到這一標準。

      作為現有動力電池市場占有率第一的企業,寧德時代一直堅持固態電池應該是采用全新正負極材料體系,全固態電解質的下一代電池,當前與液態鋰電池正負極材料相似的半固態電池無法發揮固態電解質的全部性能,是典型的過渡性技術。

      過去數年關于固態電池的概念傳播,已經在消費者心中形成了統一認知,即固態電池性能非常領先,技術上足以顛覆現有的液態鋰電池。但這個認知針對的是采用全新正負極材料的全固態電池,而不是和現有鋰電池沒有本質差別的半固態電池。

      從性能指標上看,現在量產裝車的半固態電池,不論蔚來的150KWh電池,還是智己L6的半固態電池,其電芯能量密度都在350Wh/KG左右,比現有最高水平的三元鋰電池提升不到20%。

      而電池包層面,寧德時代的麒麟電池最大做到140KWh電量,2022年已經在極氪009上實現裝車,磷酸鐵鋰電池包的最大電量也接近100KWh,計劃2024年8月發布的比亞迪第二代刀片電池,其電芯能量密度也將大幅提升,可以支持比亞迪純電車型達到1000公里以上的最大續航里程。

      即便是固態電池一直強調的安全性優勢,半固態電池和現有電池相比,優勢也不明顯。

      半固態電池因為電解質中可燃物的占比大幅減少,所以起火風險大幅降低,相比5年前的液態鋰電池,其安全優勢非常大,但和近兩三年發布的電池相比,優勢并不明顯。最新的液態鋰電池通過應用各種電池包安全技術,絕大部分都可以實現只冒煙,不起火。對消費者來說,液態鋰電池和半固態電池如果發生嚴重問題,最終的結果都是整車全損,保險賠錢。

      半固態電池到底算不算固態電池的爭議,其本質并不是電解質材料是不是固態,而是電池性能是否達到了消費者對固態電池的高期望值,從這個角度上說,現在的半固態電池的確還算不上固態電池。

      成本是最大的攔路虎

      固態電池的發展毫無疑問是以技術突破為基礎的,新型正負極材料、電解質材料的研發是其中最關鍵的環節,過去一段時間關于固態電池的新聞也都集中于此。

      比如4月7日,重慶太藍新能源公司發布了一款達到車規級的全固態電池,正極采用富鋰錳基材料,負極采用含鋰金屬,電解質采用氧化物固態電解質,封裝采用鋁塑膜軟包,在實驗室中測得的電芯能量密度達到720Wh/KG,不論是材料體系還是性能參數都滿足了人們對固態電池的設想。

      但這款電池和海外企業如LG、SKI、豐田等發布的固態電池樣品一樣,雖然性能喜人,但都停留在實驗室小樣階段,距工業化量產還有不少障礙,其中涉及的工程問題、工藝問題都還需要數年時間去逐一攻克。

      不論是材料技術,還是工程工藝,只要是技術問題,在固態電池的發展當中都已經有了解決路徑,真正攔在固態電池前面最大的障礙是成本和應用難題。

      固態電池當前所有的技術路線,需要用到的材料成本都非常高昂,比如氧化物電解質的成本最低也在數百元一公斤,而現有的電解液關鍵原料六氟磷酸鋰的成本僅有幾十元一公斤,加工成電解液成本也不超過一百元一公斤,差距懸殊。

      以蔚來的150KWh半固態電池包為例,一塊150KWh電池包的成本和一臺蔚來ET5的價格相當,接近30萬元,是普通電池包價格的3倍。這還只是半固態電池的價格,如果是全固態,其成本必然更加高昂。

      隨著量產規模的擴大,固態電池的成本肯定會快速降低,但到底用多久能夠接近現在液態鋰電池的成本,行業內最樂觀的估計也不少于20年。

      而且液態鋰電池的成本依然在持續優化。2024年,磷酸鐵鋰電池的電芯成本已經降到0.4元/Wh以內,三元鋰電池也降到0.5元/Wh以內,在市場總體供過于求的環境下,年內逼近0.3元/Wh大關將是大概率事件。

      液態鋰電池的成本越低,固態電池的應用阻力就越大,即便全固態電池未來5-10年內投入應用,也只會集中在極少數高端豪華產品線當中,甚至車企會逐漸形成一種配置模式,固態電池只用于高毛利的旗艦產品,真正要銷量的產品,依然會采用三元鋰、磷酸鐵鋰材料的電池。類似燃油車時代既有八缸、十缸、十二缸發動機的超跑、豪車,也有使用四缸機的大眾車型。

      而且現在的主流車企的確正在這樣操作,歐美、日本的主流車企一面在大力投入全固態電池的研發,一面在跟現在的動力電池供應商簽署規模達數十GWh,數百億美元的供應合約,這些合約的交付時間大多是2025年—2026年開始,為期5年左右。而一旦達到這種規模,車企就不可能隨意切換技術路線,就像現在歐美車企從燃油車切換到新能源車困難重重一樣。

      車企一旦形成固態電池+液態電池高低搭配的模式,全固態電池的大規模應用就會越來越難,因為整個固態電池產業鏈會越來越適應這種小規模、高毛利的模式,進入小而美的舒適區,失去和液態鋰電池卷成本、卷價格的動力。

      目前全球固態電池研發的領跑者是豐田,在技術專利上暫時領先,但中國投入固態電池領域的企業數量更多,不論是北京衛藍新能源、清陶能源、重慶太藍新能源這類固態電池初創企業,還是寧德時代、贛鋒鋰業、天賜材料這些現有的電池產業大型企業,都在大力投入固態電池相關領域,中國在固態電池的研發進度上處于全球第一梯隊。

      但固態電池不要輕言突破,技術突破只是第一步,量產、成本、應用,之后的每一關都困難重重?;谥袊嫶蟮氖袌鲆幠:腿蝾I先的電池產業鏈,中國企業擁有得天獨厚的先天優勢。未來10年—20年,以技術儲備為主,市場應用為輔,瞄準30萬元以上豪華車市場及航空市場,將成為中國固態電池企業主要的發展方向。

      作者為《財經十一人》研究員,編輯:馬克

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