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半固态电池,新能源行业的新赛点
日期:2024-08-13 16:23  
鑫椤资讯
 “混动只是过度技术,纯电才是终极目标。”这是新能源市场刚刚起步时,行业内的主流观点,在这一观点的影响下,传统车企开启了“油改电”的探索,新势力则直接切入纯电市场抢夺先机。

虽说供消费者选择的纯电车型越来越多,但充电难、续航焦虑等因素依然困扰着不少消费者,再加上新能源补贴的退场、竞争力下滑,致使越来越多消费者将目光投向了混动车型,零跑、哪吒、阿维塔等品牌也纷纷推出增程版车型,以期望快速实现从纯电到混动的全面布局。

据乘联会数据显示,今年前7个月,新能源车的累计销量为432.1万辆,同比增长27.6%,其中纯电动车的累计销量为303.9万辆,同比增长5.5%,PHEV(含增程式)的销量为128.2万辆,同比增长80.1%,混动车型正处于高速增长的轨道当中。

同样的故事或将在半固态电池领域再度上演。

与混动车型被轻视到被重视的转变类似,半固态电池也有着成为市场新宠的趋势。但就目前而言,半固态电池的影响力并不强,一是因为不少搭载半固态电池的车型打着固态电池的名号宣传,容易引发反感。二是早期搭载半固态电池的车型表现并不出众,未引发市场热潮。

半固态电池,新能源行业的新赛点

半固态电池是液态电池向固态电池转化的中间形态,其主要是按照电解质的形态来区分的,目前主流的锂电池使用液态电解液加锂盐;而全固态电池没有添加任何电解液,使用纯固态电解质。半固态、准固态电池即部分添加了液态电解液的电池,是通往全固态电池路上的“折中方案”。

电解质从液态到固态的发展历程,是电池行业追求高能量密度和高安全性的结果,全固态电池也被业内认为是电池行业的终极解决方案,但因其存在量产难题,迟迟未能上车。在这样的背景下,半固态电池才有了大放异彩的机会。

全固态电池量产难,半固态电池获得青睐

“固态电池有很多科学及技术的基础问题尚未解决,我们公司深耕10多年,仍然认为难以形成有技术可行性和市场竞争力的产品。”宁德时代董事长曾毓群曾这样表示。与曾毓群的看法颇为相近,Fisker创始人Henrik Fisker表示,“固态电池是一种这样的技术,当你觉得你已经完成了90%,几乎达到目标时,然后你意识到剩下的10%比前面的90%困难得多。”

一边是产业链面临量产难题,另一边不少车企也公布了自身的固态电池量产时间表。其中,最激进的日产将于2025年启动试生产、2028年量产;丰田则携手日本能源公司出光兴产,宣布将于2027年至2028年启动固态电池生产;奔驰则将量产目标定于2030年;大众利用旗下电池公司PowerCo与美国全固态电池开发商QuantumScape合作,引入固态电池技术……

半固态电池,新能源行业的新赛点

目前而言,常见的固态电池主要分为三类,分别是聚合物、氧化物、硫化物固态电池,这主要是依据电解质的差异进行区分的,三种固态电池各有优缺点。

聚合物电解质一般由聚合物和锂盐络合形成,并添加少量的惰性填料,本质上接近目前的液态电解质,拥有易于合成加工,机械性能好,柔性佳等优点,可以与现有的液态电解质生产工艺兼容,技术最为成熟。但聚合物固态电解质的室温电导率不高,需要加热到60度高温才能正常工作,另外稳定性也不算太好,不能适配高电压的正极材料,且在高温下也会发生燃烧现象,聚合物固态电解质的整体性能提升有限,潜力不高。

氧化物电解质是含有锂、氧以及其他成分(可以是磷、钛、铝、镧、锗、锌、锆)的化合物,可以分为晶态、非晶态两类。氧化物固态电解质的电导率比聚合物高,比硫化物更低,兼具机械稳定性和电化学稳定性。劣势是不易烧结,氧化物电解质需要800度以上的高温烧结才可以致密成型。另外,存在刚性界面接触问题、脆度高难以加工。

硫化物固态电解质是目前理论上最佳的固态电解质材料,相比现有锂离子电池,硫化物的优势是能量密度,可以轻松超过三元电池的三倍。它被认为发展潜力最大。硫化物由氧化物固体电解质衍生而来,硫元素替换了氧元素。同样,它也分为晶态和非晶态两种。硫化物固态电解质电导率最高,但其热稳定性较差,还容易和空气中的水、氧气反应产生硫化氢剧毒气体,此外,硫化物与正极材料兼容度差,对锂金属稳定性差,会发生反应,导致离子电导率的损失。

丰田、LG、松下等企业选择了研发难度最高,市场潜力最大的硫化物固态电解质,一旦突破就会形成很高的技术壁垒。而国内电池厂商大多选择氧化物电解质的路线,在实际应用中,不少玩家将聚合物和氧化物进行融合,以半固态电池的形态规模化量产。

固态电池市场的格局,与智能驾驶行业的状态颇为相近,日系车企直接布局全固态电池像是采用跨越式发展直接入局L4的智驾公司,而半固态电池更像是选择了L2渐进式发展的模式,更符合国内市场驱动的发展格局。

早在2021年,东风汽车与赣锋锂业便合作开发了50辆搭载了半固态电池的东风风神E70,作为试点示范运营。紧接着搭载半固态电池的岚图追光也于2022年底上市,值得注意的是岚图追光搭载的半固态电池,能量密度仅为170Wh/kg,与传统的液态电池并无差异,半固态电池的优势并未展现出来。

直至2023年底,李斌驾驶着一台装配了150kWh电池包的蔚来ET7,连续行驶了一千多公里,半固态电池的优势才有所显现。今年4月,智己L6正式上市,该车搭载了一块133kWh的半固态电池(约含有10%的半液态电解质),其电池能量密度为368Wh/kg,在CLTC工况下智己L6的续航突破了1000公里。

半固态电池,新能源行业的新赛点

智己L6的到来,让业内掀起了一轮有关固态电池和半固态电池标准的大讨论。一方面智己对外宣称L6搭载固态电池的做法引发了竞品的不满,另一方面也让市场看到了发展固态电池的潜力。

风神、岚图、蔚来、智己等品牌搭载半固态电池车型的上市,意味着背后赣锋锂业、孚能科技、卫蓝新能源和清陶能源半固态电池产品趋近于成熟,随着时间的推移,搭载半固态电池的车型将会越来越多
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