無論是“半固態(tài)”還是“全固態(tài)”，終極目的都是為了提升動力電池安全和其他性能。

但是在2027年全固態(tài)量產(chǎn)的大Flag之下，用半固態(tài)“擦邊”全固態(tài)的企業(yè)不勝枚舉。量產(chǎn)消息此起彼伏，有關此話題的爭論一度成為電池行業(yè)熱點。

這次被曝量產(chǎn)全固態(tài)電池的，是一家邢臺企業(yè)——邢東（河北）鋰電科技有限公司。

01.

邢東鋰電全固態(tài)電池量產(chǎn)！

資料顯示，邢東鋰電成立于2022年10月，是一家全產(chǎn)業(yè)鏈鋰電企業(yè)，擁有電芯研制、系統(tǒng)集成核心技術和專業(yè)測試能力，專注于研發(fā)及制造高安全、耐低溫的固態(tài)鋰電池、半固態(tài)鋰電池、高性能大動力電池系統(tǒng)。

目前，邢東鋰電有8家分公司，與全球十多個國家有業(yè)務往來。

8月14日，有媒體報道邢東鋰電量產(chǎn)全固態(tài)電池，并表示邢東鋰電全固態(tài)電池電解液固化率達100%，即電解液的液體含量為0%（wt%）。在滿電狀態(tài)下，即使遭受槍擊或針刺，也不會發(fā)生起火或爆炸，其高安全性可更好的應用于大型儲能系統(tǒng)、新能源汽車、以及、軍艦、飛機等高端軍工裝備。

對此，作者向有關媒體求證，該媒體表示此消息由相關企業(yè)確認過。作者遂向邢東鋰電再次求證，截至發(fā)稿，對方并未做出回應。

初步推斷，該公司走向全固態(tài)的固態(tài)電解質成型工藝為原位固化，通過固化率區(qū)分半固態(tài)和全固態(tài)。

什么是原位固化？

02.

什么是原位固化？

無機固態(tài)電解質室溫離子電導率高，電化學窗口寬，但是脆性大，加工性能不好，固固接觸阻抗大；而聚合物固態(tài)電解質通常以聚合物為基體，摻入易解離的鹽制得，具備良好的力學性能和成膜性，容易與鋰金屬形成穩(wěn)定的界面，并且楊氏模量（用于表征材料在受力時抵抗變形的能力，值越大，材料越不容易發(fā)生形變）足夠高的聚合物電解質可以有效防止鋰枝晶的形成，所以眾多企業(yè)選擇聚合物為基體。

但是，大部分聚合物固態(tài)電解質室溫離子電導率低，對溫度存有較大依賴性，一般需要高溫（60~80℃）才能正常運行。雖然可采用聚合物基體改性或添加無機納米粒子的方式改善其性能，但難以達到實際應用要求。

后來行業(yè)內引入凝膠聚合物電解質，即在聚合物/鋰鹽體系中加入大量有機電解液進行增塑（高聚物中加入高沸點、低揮發(fā)性并能與高聚物相混容的小分子物質而改變其力學性質），通過不同的方式使聚合物、增塑劑和鋰鹽形成具有網(wǎng)絡結構的凝膠薄膜。

但是該方案存在明顯弊端，由于其制備原理就是利用分子鏈間存在相互作用力而形成物理交聯(lián)，再引入電解液后制成凝膠聚合物電解質。當溫度升高或長時間放置后，這種凝膠聚合物電解質因分子鏈間作用力減弱而導致電解液溢出，電池性能惡化。并且凝膠聚合物電解質制成難度高，對環(huán)境溫度、濕度有一定要求，且與現(xiàn)有電池生產(chǎn)線不匹配，不利于進一步擴大生產(chǎn)。

凝膠聚合物電解質方案之后，業(yè)界衍生出一種原位固化工藝，作為一種新型的聚合物電解質成型工藝，制備原理就是將聚合物單體、引發(fā)劑（部分反應不需要引發(fā)劑）和鋰（鎂、鈉）鹽等按一定比例混合后制成電芯，在熱引發(fā)、伽馬射線等外界條件下，單體聚合產(chǎn)生固體電解質。

按照中科院青島能源所崔光磊研究員給出的方案，原位生成聚合物電解質的聚合工藝按照聚合的機理，有自由基聚合、陽離子聚合、陰離子聚合、凝膠因子引發(fā)聚合等、無引發(fā)劑的熱化學交聯(lián)聚合、無引發(fā)劑的伽馬射線引發(fā)聚合和無引發(fā)劑的電化學引發(fā)聚合。

03.

凝膠態(tài)VS原位固化

目前行業(yè)內，寧德時代是走凝膠態(tài)方案，與原位固化非常相似，通過引發(fā)劑降低聚合問題提升電池性能，結合聚合物單體、交聯(lián)劑、液態(tài)鋰鹽等經(jīng)過加熱聚合形成凝膠電解質。

從專利來看，凝膠聚合物電解質有不同的制備方式：

1、將聚合物單體、交聯(lián)劑、液態(tài)電解質和引發(fā)劑混合注入電池中焊封，然后通過加熱或者其他方法形成凝膠態(tài)；

2、將高聚合物溶解在有機溶劑中，然后加入含有鋰鹽的液態(tài)電解質，混合之后將溶液放置干燥直到溶劑完全揮發(fā)為止；

3、將聚合物單體、引發(fā)劑和液態(tài)電解質進行預聚合，燃油將末反應的單體減壓除去，接著再加入交聯(lián)劑和引發(fā)劑，真空注入后焊封，最后通過加熱或者UV聚合形成凝膠態(tài)電解質。

這三種主制備方法的思路，就是用固定材料不同的組合方案，工藝與液態(tài)鋰電池相比，增加熱聚合的工序，其它基本類似。

而以衛(wèi)藍等企業(yè)為主的采用的原位固化方案，材料也是由聚合物單體、交聯(lián)劑、引發(fā)劑以及液態(tài)鋰鹽組成。

衛(wèi)藍在專利中表示，現(xiàn)有固液混合電解質無法兼顧安全性能和常溫及高溫循環(huán)性能的問題，所以其將聚合物單體、交聯(lián)劑、引發(fā)劑以及液態(tài)鋰鹽經(jīng)過熱聚合形成凝膠網(wǎng)絡之后，在正負極、隔膜涂覆固態(tài)電解質，以此來改善界面和電池性能。兩者最大的差異應該就是關于界面的處理以及固態(tài)電解質的兼容類型差異。

工藝及材料方案的不同，最后都會作用到電池性能上，這也是做“固態(tài)”的初衷，關注安全和性能，而非其形態(tài)。

無論是凝膠態(tài)還是原位固化，外部條件是最后決定電解質形態(tài)的關鍵，至于電芯內部是半固態(tài)還是全固態(tài)，答案在電池本身。

不要用原位固化擦邊“全固態(tài)”，也不要模糊半固態(tài)和全固態(tài)的概念，安全和性能才應該是永恒的重點。

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