观察 ▏蔚来360Wh/kg固态电池发布

储能世界网讯:1月9日,蔚来汽车在国内率先发布了一款单体能量密度达360Wh/kg的150kWh固态电池包产品。固态电池被认为是下一代动力电池技术研发的主流方向,包括中国、日韩、欧美等国的车企、电池企业近些年都在致力这一技术的研发及量产。不过,目前业界较为统一的共识是,成熟的固态电池产业化量产预计要到2025年之后,甚至到2030年。

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图片蔚来150kWh电池包,采用固态电池技术,单体能量密度360Wh/kg

因而,蔚来宣布到2022年Q4即可装车,无疑在业内引起轩然大波。受此影响,今天A股电解液、隔膜等头部企业如新宙邦、天赐材料、恩捷股份、璞泰来、星源材质等悉数大跌。

根据蔚来的介绍,其固态电池从固液电解质、负极、正极材料到制造工艺等进行了全面创新,突破了原位固化、高性能硅碳负极和纳米级包覆超高镍正极等多项核心技术,实现了360Wh/kg的超高能量密度。简言之,蔚来发布的固态电池包含三大技术创新:原位固化固液电解质、无机预锂化硅碳负极以及纳米级包覆超高镍正极。

届时,搭载150kWh电池包,蔚来全系车型NEDC续航将大幅提升,如2018款ES8续航730km+,全新ES8续航850km+,ES6和EC6续航900km+,ET7 续航1000km+。

目前来看,蔚来的150kWh固态电池,仍然是一款“期货产品”。蔚来表示,该产品将于2022年第四季度上市,并且是选配产品。从现在到2022年Q4仍有差不多两年的时间,这也留足了时间可以进一步完善该产品,包括供应链。另外,搭载该电池包的车型,售价也要高于其它电池包车型,推测应该是成本仍然偏高,主要可能涉及材料、结构形态、工序制造等的调整和改进。

针对此次发布的固态电池,蔚来汽车CEO李斌在接受媒体采访时强调,目前蔚来的150kWh固态电池,并非全固态电池,还是带有液体(电解质),“全固态电池的量产还是很远的事情,原因是目前固态电池的市场需求很低”。此外,他还透露,固态电池小试已经达到了技术要求。

事实上,在业内看来,固态电池的研发及商业化进程也会分为几步走。首先是半固态,会有液态电解质,然后是全固态,不再有液态电解质。另外全固态电池也会持续技术迭代,直到多项指标均成熟。蔚来此次发布的算半固态电池能量密度上已经提至360Wh/kg,与现有主流液态三元电池(245Wh/kg)相比,可以看出已经有明显进步,在解决续航焦虑方面已经是质的飞跃。

发布会上,蔚来汽车并未透露该电池会采用哪种封装形式。不过,小编猜测应该是采用的软包封装结构。此前国内已经有电池企业基于软包结构,探讨过半固态、全固态电池的研发思路,且与蔚来此次发布会介绍的内容有诸多相似之处。

在2020年10月举办的CBIS2020峰会上,天劲股份研究院院长王强曾分享了天劲股份基于软包技术在固态电池技术研发上的思路和成果。

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图片图为天劲股份研究院院长王强在CBIS2020峰会上关于固态电池研发思路分享

从王强的介绍可以看出,天劲股份在软包电池的思路上,电解质正是采用的原位聚合,精准固化的思路,而正极同样采用高镍,负极选用硅氧。

在王强看来,在生产制造工艺上,这种固液电解质电池整个产线与目前现有的软包工艺调整幅度都非常小,可行性也非常高。

蔚来与天劲股份在固态电池研发思路上的一致,或许表明目前业界在固态电池当前最有可行性的技术路线上已经形成一种共识。

另外,在同样前提下,软包电池单体能量密度要比方形、圆柱都高,结合现有技术研发思路,也有多位业内人士猜测,蔚来此次推出的150kWh固态电池应该采用的是软包电池。

另外,我们从360Wh/kg这个能量密度来看,材料提升功不可没。

在这次发布会上,蔚来透露了实现固态电池的三大核心技术。其中,原位固化固液电解质应该是实现固态电池的技术,而提升能量密度则要依仗后面两种:无机预锂化硅碳负极和纳米级包覆超高镍正极。

“硅碳负极”顾名思义是指由碳硅混合物组成的负极,目前业界已经有一些企业推出的锂电池已采用硅碳负极,但从市场格局来看,当前负极材料仍主要以石墨负极为主导。目前石墨碳类负极材料容量已做到360mAh/g,已经接近372mAh/g的理论克容量,再想提升其空间已很难实现;理论克容量高达4200mAh/g以上的硅基负极材料已成为业内攻关方向。

据悉,蔚来360Wh/kg固态电池的无机预锂化硅碳负极”是指负极采用硅碳混合材料的同时,使用预锂化技术,解决其在充放电过程中体积膨胀率较大、循环寿命不够、首充效率低(65%-85%)等缺点。

实际上,在蔚来发布会的前一天,1月8日,国轩高科发布的单体能量密度达到210Wh/kg的磷酸铁锂电池,负极也是采用了高克容量的硅负极材料。除了国轩高科,国内外也有一些企业已经推出了使用硅碳负极材料的产品。这也表明,目前在主流的液态电池中,这一技术已经成为业界主要研发方向。

再来说说提升能量密度的高镍材料。事实上,2020年下半年以来,超高镍材料频频出现,超高镍已成为提及频率最高的锂电池关键词之一,一般认为至少是三元811系、甚至是9系电池。包括松下、LG化学、SKI、三星SDI已在超高镍研发上投入巨大,且规划了超高镍电池的量产时间,同时特斯拉也在超高镍的追求上锲而不舍。

松下、LG化学、SKI等企业在超高镍的技术路线上,仍然是基于目前的液态电池进行研发甚至量产。

此次,蔚来基于半固态电池,将超高镍正极材料表面包覆层做至纳米级薄度,改善正极材料与固液电解质界面的尝试应该也是一个比较值得关注的方向,且在安全性上有了不错的提升。

超高镍正极、硅碳负极在提升能量密度方面效果显著,但仍然存在一些问题需要攻克,目前也是业界集中攻关的方向。事实上,在小编看来,无论是液态、还是半固态、固态电池,超高镍、硅碳负极都将有机会应用,这些需要根据各家企业的技术研发能力而定。蔚来此次基于半固态电池,率先将两种材料结合到一起,并有望在2022年量产,应该算是业界在这一技术上创新的一个成果。

当然,在发布会上蔚来并未透露电池供应商来自哪一家?此前网传可能来自国内固态电池生产企业宁德时代、清陶能源、辉能科技及卫蓝新能源中的一家或几家。不过,随后有些消息已经被证伪,暂时蔚来依然守口如瓶,这一点还需要时间来证明。

2022年Q4交付150kWh固态电池,这期间还有差不多两年多的时间,而在此之前,蔚来仍将主推与宁德时代合作的100kWh电池包。包括届时交付150kWh电池包,囿于成本、产量等原因,预计100kWh电池包仍然是主流产品。这或许也意味着,固态电池的道路仍然有一段较长的路要走。不过,既然时间表已经确定,也表明业界在探索固态电池的道路上更近了一步,蔚来向外界透露、释放的技术方向也同样值得期待。

原标题:观察 ▏蔚来360Wh/kg固态电池发布

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