“混動(dòng)只是過(guò)度技術(shù),純電才是終極目標(biāo)?!边@是新能源市場(chǎng)剛剛起步時(shí),行業(yè)內(nèi)的主流觀點(diǎn),在這一觀點(diǎn)的影響下,傳統(tǒng)車(chē)企開(kāi)啟了“油改電”的探索,新勢(shì)力則直接切入純電市場(chǎng)搶奪先機(jī)。
雖說(shuō)供消費(fèi)者選擇的純電車(chē)型越來(lái)越多,但充電難、續(xù)航焦慮等因素依然困擾著不少消費(fèi)者,再加上新能源補(bǔ)貼的退場(chǎng)、競(jìng)爭(zhēng)力下滑,致使越來(lái)越多消費(fèi)者將目光投向了混動(dòng)車(chē)型,零跑、哪吒、阿維塔等品牌也紛紛推出增程版車(chē)型,以期望快速實(shí)現(xiàn)從純電到混動(dòng)的全面布局。
據(jù)乘聯(lián)會(huì)數(shù)據(jù)顯示,今年前7個(gè)月,新能源車(chē)的累計(jì)銷(xiāo)量為432.1萬(wàn)輛,同比增長(zhǎng)27.6%,其中純電動(dòng)車(chē)的累計(jì)銷(xiāo)量為303.9萬(wàn)輛,同比增長(zhǎng)5.5%,PHEV(含增程式)的銷(xiāo)量為128.2萬(wàn)輛,同比增長(zhǎng)80.1%,混動(dòng)車(chē)型正處于高速增長(zhǎng)的軌道當(dāng)中。
同樣的故事或?qū)⒃诎牍虘B(tài)電池領(lǐng)域再度上演。
與混動(dòng)車(chē)型被輕視到被重視的轉(zhuǎn)變類似,半固態(tài)電池也有著成為市場(chǎng)新寵的趨勢(shì)。但就目前而言,半固態(tài)電池的影響力并不強(qiáng),一是因?yàn)椴簧俅钶d半固態(tài)電池的車(chē)型打著固態(tài)電池的名號(hào)宣傳,容易引發(fā)反感。二是早期搭載半固態(tài)電池的車(chē)型表現(xiàn)并不出眾,未引發(fā)市場(chǎng)熱潮。
圖源: 清陶能源
半固態(tài)電池是液態(tài)電池向固態(tài)電池轉(zhuǎn)化的中間形態(tài),其主要是按照電解質(zhì)的形態(tài)來(lái)區(qū)分的,目前主流的鋰電池使用液態(tài)電解液加鋰鹽;而全固態(tài)電池沒(méi)有添加任何電解液,使用純固態(tài)電解質(zhì)。半固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)電池即部分添加了液態(tài)電解液的電池,是通往全固態(tài)電池路上的“折中方案”。
電解質(zhì)從液態(tài)到固態(tài)的發(fā)展歷程,是電池行業(yè)追求高能量密度和高安全性的結(jié)果,全固態(tài)電池也被業(yè)內(nèi)認(rèn)為是電池行業(yè)的終極解決方案,但因其存在量產(chǎn)難題,遲遲未能上車(chē)。在這樣的背景下,半固態(tài)電池才有了大放異彩的機(jī)會(huì)。
全固態(tài)電池量產(chǎn)難,半固態(tài)電池獲得青睞
“固態(tài)電池有很多科學(xué)及技術(shù)的基礎(chǔ)問(wèn)題尚未解決,我們公司深耕10多年,仍然認(rèn)為難以形成有技術(shù)可行性和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品。”寧德時(shí)代董事長(zhǎng)曾毓群曾這樣表示。與曾毓群的看法頗為相近,F(xiàn)isker創(chuàng)始人Henrik Fisker表示,“固態(tài)電池是一種這樣的技術(shù),當(dāng)你覺(jué)得你已經(jīng)完成了90%,幾乎達(dá)到目標(biāo)時(shí),然后你意識(shí)到剩下的10%比前面的90%困難得多?!?/p>
一邊是產(chǎn)業(yè)鏈面臨量產(chǎn)難題,另一邊不少車(chē)企也公布了自身的固態(tài)電池量產(chǎn)時(shí)間表。其中,最激進(jìn)的日產(chǎn)將于2025年啟動(dòng)試生產(chǎn)、2028年量產(chǎn);豐田則攜手日本能源公司出光興產(chǎn),宣布將于2027年至2028年啟動(dòng)固態(tài)電池生產(chǎn);奔馳則將量產(chǎn)目標(biāo)定于2030年;大眾利用旗下電池公司PowerCo與美國(guó)全固態(tài)電池開(kāi)發(fā)商QuantumScape合作,引入固態(tài)電池技術(shù)……
圖源: 清陶能源(固態(tài)電池專用材料)
目前而言,常見(jiàn)的固態(tài)電池主要分為三類,分別是聚合物、氧化物、硫化物固態(tài)電池,這主要是依據(jù)電解質(zhì)的差異進(jìn)行區(qū)分的,三種固態(tài)電池各有優(yōu)缺點(diǎn)。
聚合物電解質(zhì)一般由聚合物和鋰鹽絡(luò)合形成,并添加少量的惰性填料,本質(zhì)上接近目前的液態(tài)電解質(zhì),擁有易于合成加工,機(jī)械性能好,柔性佳等優(yōu)點(diǎn),可以與現(xiàn)有的液態(tài)電解質(zhì)生產(chǎn)工藝兼容,技術(shù)最為成熟。但聚合物固態(tài)電解質(zhì)的室溫電導(dǎo)率不高,需要加熱到60度高溫才能正常工作,另外穩(wěn)定性也不算太好,不能適配高電壓的正極材料,且在高溫下也會(huì)發(fā)生燃燒現(xiàn)象,聚合物固態(tài)電解質(zhì)的整體性能提升有限,潛力不高。
氧化物電解質(zhì)是含有鋰、氧以及其他成分(可以是磷、鈦、鋁、鑭、鍺、鋅、鋯)的化合物,可以分為晶態(tài)、非晶態(tài)兩類。氧化物固態(tài)電解質(zhì)的電導(dǎo)率比聚合物高,比硫化物更低,兼具機(jī)械穩(wěn)定性和電化學(xué)穩(wěn)定性。劣勢(shì)是不易燒結(jié),氧化物電解質(zhì)需要800度以上的高溫?zé)Y(jié)才可以致密成型。另外,存在剛性界面接觸問(wèn)題、脆度高難以加工。
硫化物固態(tài)電解質(zhì)是目前理論上最佳的固態(tài)電解質(zhì)材料,相比現(xiàn)有鋰離子電池,硫化物的優(yōu)勢(shì)是能量密度,可以輕松超過(guò)三元電池的三倍。它被認(rèn)為發(fā)展?jié)摿ψ畲蟆A蚧镉裳趸锕腆w電解質(zhì)衍生而來(lái),硫元素替換了氧元素。同樣,它也分為晶態(tài)和非晶態(tài)兩種。硫化物固態(tài)電解質(zhì)電導(dǎo)率最高,但其熱穩(wěn)定性較差,還容易和空氣中的水、氧氣反應(yīng)產(chǎn)生硫化氫劇毒氣體,此外,硫化物與正極材料兼容度差,對(duì)鋰金屬穩(wěn)定性差,會(huì)發(fā)生反應(yīng),導(dǎo)致離子電導(dǎo)率的損失。
豐田、LG、松下等企業(yè)選擇了研發(fā)難度最高,市場(chǎng)潛力最大的硫化物固態(tài)電解質(zhì),一旦突破就會(huì)形成很高的技術(shù)壁壘。而國(guó)內(nèi)電池廠商大多選擇氧化物電解質(zhì)的路線,在實(shí)際應(yīng)用中,不少玩家將聚合物和氧化物進(jìn)行融合,以半固態(tài)電池的形態(tài)規(guī)?;慨a(chǎn)。
固態(tài)電池市場(chǎng)的格局,與智能駕駛行業(yè)的狀態(tài)頗為相近,日系車(chē)企直接布局全固態(tài)電池像是采用跨越式發(fā)展直接入局L4的智駕公司,而半固態(tài)電池更像是選擇了L2漸進(jìn)式發(fā)展的模式,更符合國(guó)內(nèi)市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的發(fā)展格局。
早在2021年,東風(fēng)汽車(chē)與贛鋒鋰業(yè)便合作開(kāi)發(fā)了50輛搭載了半固態(tài)電池的東風(fēng)風(fēng)神E70,作為試點(diǎn)示范運(yùn)營(yíng)。緊接著搭載半固態(tài)電池的嵐圖追光也于2022年底上市,值得注意的是嵐圖追光搭載的半固態(tài)電池,能量密度僅為170Wh/kg,與傳統(tǒng)的液態(tài)電池并無(wú)差異,半固態(tài)電池的優(yōu)勢(shì)并未展現(xiàn)出來(lái)。
直至2023年底,李斌駕駛著一臺(tái)裝配了150kWh電池包的蔚來(lái)ET7,連續(xù)行駛了一千多公里,半固態(tài)電池的優(yōu)勢(shì)才有所顯現(xiàn)。今年4月,智己L6正式上市,該車(chē)搭載了一塊133kWh的半固態(tài)電池(約含有10%的半液態(tài)電解質(zhì)),其電池能量密度為368Wh/kg,在CLTC工況下智己L6的續(xù)航突破了1000公里。
圖源:智己汽車(chē)
智己L6的到來(lái),讓業(yè)內(nèi)掀起了一輪有關(guān)固態(tài)電池和半固態(tài)電池標(biāo)準(zhǔn)的大討論。一方面智己對(duì)外宣稱L6搭載固態(tài)電池的做法引發(fā)了競(jìng)品的不滿,另一方面也讓市場(chǎng)看到了發(fā)展固態(tài)電池的潛力。
風(fēng)神、嵐圖、蔚來(lái)、智己等品牌搭載半固態(tài)電池車(chē)型的上市,意味著背后贛鋒鋰業(yè)、孚能科技、衛(wèi)藍(lán)新能源和清陶能源半固態(tài)電池產(chǎn)品趨近于成熟,隨著時(shí)間的推移,搭載半固態(tài)電池的車(chē)型將會(huì)越來(lái)越多。
發(fā)展半固態(tài)電池是當(dāng)下新能源產(chǎn)業(yè)的最優(yōu)解
從全球的視角來(lái)看,豐田、日產(chǎn)、奔馳以及LG等大型企業(yè)直接布局固態(tài)電池的做法,頗有圍堵中國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的架勢(shì),但實(shí)際看來(lái)成效并不能盡如人意,這其中最關(guān)鍵的因素就是成本。
眾所周知,汽車(chē)行業(yè)是對(duì)規(guī)?;a(chǎn)要求極高的產(chǎn)業(yè),電池規(guī)模化降本也是推動(dòng)新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必由之路。目前看來(lái),海外廠商規(guī)劃的固態(tài)電池要在2028~2030年間實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),因?yàn)楹M庀M(fèi)者對(duì)電動(dòng)車(chē)的需求不高,海外電池廠商仍有時(shí)間打磨自己的固態(tài)電池產(chǎn)品。
數(shù)據(jù)顯示,2023年日本純電動(dòng)車(chē)的銷(xiāo)量為79198輛,同比增長(zhǎng)2.5%。而今年上半年,歐洲電動(dòng)車(chē)的注冊(cè)量為95萬(wàn)輛,同比增長(zhǎng)2%。
除了中國(guó)市場(chǎng)外,海外消費(fèi)者對(duì)電動(dòng)車(chē)的認(rèn)可度并不高,將新能源市場(chǎng)狀態(tài)與固態(tài)電池的量產(chǎn)時(shí)間表相結(jié)合,就不難發(fā)現(xiàn),豐田、日產(chǎn)等廠商對(duì)固態(tài)電池車(chē)型的布局是與海外新能源發(fā)展的步調(diào)相吻合的。倘若它們率先在固態(tài)電池領(lǐng)域搶得先機(jī),必將對(duì)自主品牌新能源出海產(chǎn)生致命的打擊。
而要打破這樣的格局,國(guó)內(nèi)就必須率先實(shí)現(xiàn)半固態(tài)電池的量產(chǎn)應(yīng)用,一方面可以通過(guò)漸進(jìn)式發(fā)展的模式實(shí)現(xiàn)對(duì)固態(tài)電池的降本,另一方面也可以縮小與搭載全固態(tài)電池車(chē)型的性能差距。
以衛(wèi)藍(lán)新能源為蔚來(lái)打造的150kWh電池包為例,該電池的能量密度達(dá)為360Wh/kg,終身循環(huán)壽命為600次,按照滿電實(shí)測(cè)1044公里來(lái)計(jì)算,整個(gè)壽命周期可累計(jì)使用60萬(wàn)公里,可以輕松滿足普通消費(fèi)者的用車(chē)需求。
圖源:蔚來(lái)
但其極高的成本也令人望而卻步,蔚來(lái)總裁秦力洪曾經(jīng)向媒體透露,150kWh電池包的成本相當(dāng)于一輛蔚來(lái)ET5,也就是近30萬(wàn)元。因成本較高,該電池包采用“只租不售”的模式,納入蔚來(lái)的補(bǔ)能體系,并于2024年6月1日起,正式開(kāi)放對(duì)蔚來(lái)車(chē)主的預(yù)約使用。
蔚來(lái)150kWh電池包的成本必將隨著量產(chǎn)規(guī)模的提升逐步下降,從實(shí)驗(yàn)室走向市場(chǎng)的量產(chǎn)過(guò)程,是每一個(gè)新技術(shù)都必須經(jīng)歷的。豐田、日產(chǎn)等外資企業(yè)押寶全固態(tài)電池,同樣需要走量產(chǎn)降本的過(guò)程,而這個(gè)時(shí)間差就是國(guó)產(chǎn)廠商快速發(fā)展的契機(jī)。
從電池行業(yè)發(fā)展的狀態(tài)來(lái)看,在某個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)一次性推出完美的解決方案,是幾乎不可能實(shí)現(xiàn)的,而是要結(jié)合市場(chǎng)狀態(tài)不斷提高制造能力、材料性能,不斷提高性價(jià)比,才能實(shí)現(xiàn)更加遠(yuǎn)期的目標(biāo)。
圖源:衛(wèi)藍(lán)新能源網(wǎng)站截圖
目前來(lái)看,這樣的發(fā)展規(guī)律與國(guó)內(nèi)新能源市場(chǎng)上,由液態(tài)電池逐步升級(jí)為半固態(tài)電池進(jìn)而發(fā)展成為全固態(tài)電池的發(fā)展趨勢(shì)是相輔相成的。這樣分階段量產(chǎn)的方式,對(duì)清陶能源、衛(wèi)藍(lán)新能源等需要融資、經(jīng)營(yíng)、生存的“新公司”而言也頗為友好。再加上半固態(tài)電池比液態(tài)電池?fù)碛懈叩哪芰棵芏群透玫陌踩?,有利于提升消費(fèi)體驗(yàn)。
總的來(lái)說(shuō),國(guó)內(nèi)市場(chǎng)已經(jīng)形成了半固態(tài)電池研、產(chǎn)、銷(xiāo)全鏈條的有利生態(tài),在這樣的宏觀背景下抓緊時(shí)機(jī)建立競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),是中國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)在固態(tài)電池時(shí)代再度領(lǐng)先最好時(shí)機(jī)。從這一角度來(lái)看,行業(yè)應(yīng)該給半固態(tài)電池更多的發(fā)展空間,讓更多的消費(fèi)者明確半固態(tài)電池的優(yōu)勢(shì),促進(jìn)整個(gè)行業(yè)良性發(fā)展。
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作者:蓋世汽車(chē)
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