重識全面電動化語境下的固態(tài)電池

摘要

警惕市場情緒透支固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)預(yù)期。

固態(tài)電池≠高鎳三元+硅基/鋰金屬負(fù)極+固態(tài)電解質(zhì)

上汽清陶總經(jīng)理李崢博士在11月舉辦的2023高工鋰電年會拋出上述觀點(diǎn)，這與此前業(yè)內(nèi)共識并不吻合。

長期以來，固態(tài)電池被認(rèn)為是解決鋰電池安全問題以及提升能量密度的理想方案。固態(tài)電池開局便是材料體系的“疊buff”，選用目前產(chǎn)業(yè)中克容量最高的正負(fù)極材料，再用固態(tài)電解質(zhì)替換隔膜與電解液。

尤其到2023年，電池同質(zhì)化產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，動力電池技術(shù)已至全面升級的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。被寄予厚望的固態(tài)電池裝車、產(chǎn)能規(guī)劃不斷披露，市場看好情緒水漲船高。

而情緒透支產(chǎn)業(yè)預(yù)期的風(fēng)險(xiǎn)值得警惕。

李崢表示，行業(yè)對固態(tài)電池還存在誤解，單從材料維度認(rèn)識固態(tài)電池并不全面，“固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化是一次從材料體系到電池結(jié)構(gòu)到制程工藝的全面升級?！?/p>

目前，固態(tài)電池材料體系尚未成型、產(chǎn)線設(shè)備尚不完備，固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈仍處于混沌狀態(tài)。

反觀市場端，現(xiàn)階段，電動化市場對固態(tài)電池的定位已從前沿技術(shù)布局，轉(zhuǎn)變?yōu)榧磳⒆呦驊?yīng)用的產(chǎn)品。語境改變之后，重識固態(tài)電池成為調(diào)整產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略的第一步。

重識固態(tài)電池

李崢指出，固態(tài)電池解決的是固-液材料體系下的限制。?

回顧液態(tài)電池的發(fā)展，基于PC、EC、DMC溶劑的電解液體系貫穿從商業(yè)化之初至今。過程中，電池性能不斷提升，循環(huán)從最初的50次發(fā)展到上萬次，電解液部分不停地在添加劑中做文章，且為適配電解液體系，正負(fù)極材料同步做表面處理，以實(shí)現(xiàn)固-液界面的穩(wěn)定。

整體看來，固-液電池體系在做加法的大方向下發(fā)展，但這套發(fā)展邏輯也為電池材料應(yīng)用帶來了限制。而如果能跳出高鎳三元正極搭配硅基/鋰金屬負(fù)極的“定式”，這一次的全面升級中，固態(tài)電池大有可為。

李崢表示，固態(tài)電池的優(yōu)勢表現(xiàn)在，無液態(tài)體系不再局限于4.2V的正極材料可提高單體電壓平臺，且無液態(tài)體系摘掉了錳溶出的前提，可使用高錳化材料。此外，工藝制程“做減法”，簡化工藝推動全流程節(jié)能降耗。

界面問題與產(chǎn)業(yè)鏈缺失

“大有可為”同時面臨著核心技術(shù)與產(chǎn)業(yè)配套的問題。

固-固界面問題是產(chǎn)業(yè)化之路的痛難點(diǎn)，界面中既有物理接觸、又有化學(xué)接觸，如何兼顧電導(dǎo)率、減少副反應(yīng)、降低阻抗仍是目前產(chǎn)業(yè)仍在攻克的方向。

業(yè)界正在對各類解決方案做商業(yè)化嘗試，在此過程中，關(guān)鍵環(huán)節(jié)固態(tài)電解質(zhì)也涌現(xiàn)了多種技術(shù)路線。李崢提出，除了硫化物路線，氯化物路線亦值得關(guān)注，成本低且在工藝兼容性上表現(xiàn)突出。

填補(bǔ)產(chǎn)業(yè)鏈缺失與技術(shù)攻關(guān)同步推進(jìn)。李崢博士指出，固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈目前缺乏發(fā)展動力、材料、工藝三大要素。

主機(jī)廠對固態(tài)電池的開發(fā)動力不足。出于普遍的認(rèn)識誤區(qū)，對于主機(jī)廠而言，固態(tài)電池作為電動化產(chǎn)品尚在成本、性能兩大方面優(yōu)勢表現(xiàn)不突出。

固態(tài)電池全新體系中的新材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模小，高錳正極、固態(tài)電解質(zhì)供應(yīng)還不滿足需求，以及含鋰負(fù)極開發(fā)進(jìn)展緩慢。

制程工藝的開發(fā)更滯后于固態(tài)電池的新材料體系變化，在諸如干法正極的創(chuàng)新工藝還不滿足生產(chǎn)需求。

隨著固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，產(chǎn)線迭代更新程度將階梯級提高，電池成本也將逐級下降。

在半固態(tài)階段，30%產(chǎn)線設(shè)備被革新，成本與液態(tài)鋰電池相當(dāng)；在固態(tài)（非全固態(tài)）階段，60%產(chǎn)線設(shè)備被革新，成本將下降20%；在全固態(tài)階段，70%產(chǎn)線設(shè)備被革新，成本將下降40%。

全面電動化語境下的固態(tài)電池

市場尋求下一代動力電池訴求，來自滲透更深入、更廣闊的全面電動化目標(biāo)。不只是推動新能源汽車的市場滲透，更為實(shí)現(xiàn)從陸地到海洋以及天空的全域交通電動化藍(lán)圖。

全面電動化時代對動力電池提出哪些新要求？李崢認(rèn)為，“全面電動化時代中的贏家不是單項(xiàng)技術(shù)“遙遙領(lǐng)先”，而是‘全能冠軍’‘多邊形戰(zhàn)士’。”

上汽集團(tuán)內(nèi)部對電池的評價體系包括超20項(xiàng)指標(biāo)，歸納后仍落到市場老生常談的成本、安全、性能、耐久這核心四方面。

李崢介紹，上汽清陶對自身固態(tài)電池的考量也將從電芯成本、熱穩(wěn)定性、能量密度、一致性、充電性能、低溫性能、循環(huán)壽命、日歷壽命八大維度推動固態(tài)電池全面發(fā)展。沿液態(tài)—半固態(tài)-全固態(tài)路徑進(jìn)化的電池產(chǎn)品，也將逐步滿足市場理想中的各項(xiàng)指標(biāo)。

高工鋰電董事長張小飛博士表示，現(xiàn)階段市場上存在以成本作為最高指引開發(fā)電池產(chǎn)品，這類“唯成本論”值得警惕。應(yīng)避免在低端產(chǎn)能上的無效投入，發(fā)展包括固態(tài)電池、干法電極的下一代電池技術(shù)，將助力產(chǎn)業(yè)從卷到展。

審核編輯：劉清