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半固态电池赛道开启

动力电池行业
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中国能源报 ·
2022-06-23
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动力电池可以理解成一个“三明治”结构,上下由正负极组成,中间夹着隔膜。传统液态电池将电池的上中下三个结构都浸泡在液态电解质中,半固态电池则将电池内的液体“挤出”一部分,部分换成固态的电解质。电池内的液体全部被“挤出”并替换为固态电解质时,就成了全固态电池。

近日,固态电池新势力企业太蓝新能源宣布,该公司位于重庆的第一条半固态动力电池产线即将于今年10月投产。此前,国轩高科也发布了一款半固态电池,称将在年底量产上车。

6月1日,国家发改委等九部门联合印发的《“十四五”可再生能源发展规划》指出,要研发储备钠离子电池、液态金属电池、固态锂离子电池、金属空气电池、锂硫电池等高能量密度储能技术。今年以来,多家企业积极布局半固态电池,动力电池新赛道是否就此开启?

更长续航更加安全

何为半固态电池?上海交通大学密西根学院副教授薄首行向记者介绍:“动力电池可以理解成一个‘三明治’的结构,上下由正负极组成,中间夹着隔膜。传统液态电池将电池的上中下三个结构都浸泡在液态电解质中,半固态电池则将电池内的液体‘挤出’一部分,部分换成固态的电解质。电池内的液体全部被‘挤出’替换为固态电解质时,就成了全固态电池。”

一众企业正积极研发半固态电池。“一方面是因为半固态电池中液体减少,电池重量降低,储存能量变高,能量密度提升;另一方面则是因为固态电解质不可燃,半固态电池减少了液体,降低了可燃性,安全性大大提高。”薄首行说。

国轩高科方面也向记者表示,“固态、半固态技术可以显著提升能量密度,大幅增加电池续航。此外,半固态技术相较传统电池技术也更安全。目前,国轩高科半固态电芯能量密度可达360瓦时/千克,装车车型续航里程达1000公里。同时,国轩高科的半固态电池已通过严苛的针刺测试和高于国标的热箱测试。”

也有业内人士认为半固态电池的逐步量产,会提升行业信心,吸引更多资源投入这项技术研发。

多方考量的折中之选

此前,业内曾有观点称“固态电池是动力电池的最终形态”,但全固态电池仍面临工艺技术等难题,商业化应用还需等到2025年之后。

“液态电池因液体迁移速度快的特性,离子在正负极之间可快速传导,动力电池的充电速度因此较快,而全固态电解质往往达不到这种速度,充电速度不佳。”薄首行认为,当前市场对于半固态电池的热衷,恰巧是一个折中的办法,“既可以在性能和安全性上有所提升,又可以保障充电速度等电池关键性能指标。”

力神电池研究院马洪运认为:“半固态电池受到业内追捧的主要原因是采用了固液混合电解质,在提升电池安全性能的基础上,可以最大程度兼容现有的工艺、设备及材料,是现阶段综合性能较优异的产品。”

不过,也有业内人士坦言:“全固态电解质在材料层面存在规模化量产受限及成本相对较高的难题,短期内不会对三元电池和传统锂离子电池形成巨大冲击。”

企业积极布局

从生产的角度来说,薄首行认为,半固态电池在一定程度上属于“换汤不换药”,与传统锂离子电池生产工艺匹配性较高,只需局部调整原有生产架构就可实现。

同时,各企业技术水平已发展完善。如力神电池在半固态和固态电池的模型仿真研究、新型材料开发、新型化学体系设计、特殊电芯结构设计、工艺制造过程开发及失效机理研究等方面,解决了半固态电池生产的核心技术难题。

记者梳理发现,已有多家企业入局半固态电池。今年1月,孚能科技在互动平台上称“第一代半固态电池送样给整车厂客户,获得了良好反馈”;同月,赣锋锂电称半固态电池已在东风风神E70实现装车运行;4月,蜂巢能源与中科院共同组建固态电池技术研究中心……

不过,半固态电池并不是动力电池厂商的最终目标。国轩高科表示,“400瓦时/千克的三元半固态电池目前已有原型样品,未来还将通过技术创新,加速液态电池向半固态电池过渡,最终实现全固态。”


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