1月9日檐蚜，國內(nèi)造車新勢(shì)力頭部企業(yè)之一的蔚來汽車在其舉辦的“2020 NIODAYS”活動(dòng)上發(fā)布了旗下首款純電動(dòng)轎車——蔚來eT7魄懂。除了發(fā)布新車外，蔚來汽車還發(fā)布了一款單體能量密度達(dá)360Wh/kg的150kWh固態(tài)電池包產(chǎn)品闯第，并宣布將于2022年四季度將該款固態(tài)電池裝配到旗下的量產(chǎn)車上市栗。消息一出，引發(fā)市場(chǎng)熱議咳短。
什么是固態(tài)電池
《每日財(cái)報(bào)》注意到填帽，蔚來發(fā)布新電池之后，A股的電解液咙好、隔膜企業(yè)股價(jià)均出現(xiàn)大幅下跌蔗须，究竟是為什么呢?這還要從兩種電池的本質(zhì)說起。
傳統(tǒng)的鋰電池由正極命丑、負(fù)極玛耿、電解液和隔膜組成，其工作原理是鋰離子在正負(fù)極之間往返脫嵌導(dǎo)致外電路電子定向移動(dòng)形成電流君订，而電解液就是鋰離子電池的“血液”漱蔬。電解液由溶劑、高純?nèi)苜|(zhì)和高純添加劑按照一定的比例配制而成溪失，質(zhì)量占比分別為83%/12%/5%语诈，目前電解液基本的組成體系已經(jīng)比較成熟，主溶質(zhì)以六氟磷酸鋰為主竖拢，主溶劑以碳酸酯類產(chǎn)品為主该眨，新型鋰鹽和添加劑仍存在較大變化。雖然新型鋰鹽和新型溶劑已經(jīng)得到部分應(yīng)用莫切，但是由于其自身存在各種缺陷兢糯，還無法完全取代六氟磷酸鋰和碳酸酯類溶劑心唆，只能作為輔助產(chǎn)品來使用，實(shí)際上仍可以看作是添加劑勘天。
固態(tài)電池和傳統(tǒng)鋰電池最顯著的區(qū)別在于電池內(nèi)部的電解質(zhì)的物理形態(tài)怔揩。與現(xiàn)今普遍使用的鋰離子電池和鋰離子聚合物電池不同，固態(tài)電池是一種使用固體電極和固體電解質(zhì)的電池脯丝，其并不需要鋰電隔膜與電解液商膊。這也就是為什么這些領(lǐng)域的公司在蔚來發(fā)布新電池之后股價(jià)大跌，固態(tài)電池的核心是固體電解質(zhì)宠进，目前有三大技術(shù)路徑：聚合物晕拆、硫化物和氧化物全固態(tài)電池。
不過需要注意的是材蹬，固態(tài)電池并非新出現(xiàn)的概念实幕，早在1978年Michel Armand首次報(bào)道了固態(tài)金屬鋰電池的相關(guān)研究，隨后40年內(nèi)固態(tài)鋰電池被全球廣泛研究堤器。固體電解質(zhì)離子電導(dǎo)率低昆庇，界面相容性差等技術(shù)瓶頸制約了商業(yè)化進(jìn)程，全固態(tài)鋰電池的研究停滯于20世紀(jì)末闸溃，2007年開始整吆，全固態(tài)鋰電池的研究開發(fā)復(fù)蘇。
2019年末發(fā)布的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2035)》首次將固態(tài)電池上升到了國家層面啥诈，提出了加強(qiáng)固態(tài)電池研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的要求绎揭。但直到現(xiàn)在固態(tài)電池也沒能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，根本原因是固態(tài)電池的技術(shù)瓶頸尚未攻克居删，因此只能先用半固態(tài)電池稻悟。也就是在液態(tài)電解液中添加了固態(tài)電解質(zhì)的成分尸褪，保留了以前的電解液和隔膜榄兑，同時(shí)添加固態(tài)電解質(zhì)的成分。固態(tài)電池的商用路徑需要從半固態(tài)逐漸過渡到全固態(tài)電池线区，蔚來汽車此次發(fā)布的電池也是半固態(tài)電池马窘。
最后，成本問題是固態(tài)電池技術(shù)商業(yè)化的最大挑戰(zhàn)铜殉，從本質(zhì)上講寡专，續(xù)航里程與使用成本(整車與更換電池成本)目前仍是電動(dòng)車的薄弱環(huán)節(jié)，任何新技術(shù)的成功都必須同時(shí)解決這兩大問題郊察。據(jù)推算茧伍，同樣采用石墨負(fù)極的固態(tài)電池總成本為158.8$/kWh，要比液態(tài)電池總成本(118.7$/kWh)高出34%酷窥。
為什么要發(fā)展固態(tài)電池?
續(xù)航能力和安全性是動(dòng)力電池追求的兩大主要方向咽安，發(fā)展固態(tài)電池也正是為了解決這兩大問題伴网。
新能源汽車最初發(fā)展的時(shí)候采用的是磷酸鐵鋰電池，這種能量密度較低但安全性好的技術(shù)路徑成為“初代”新能源汽車動(dòng)力電池的首選妆棒。但伴隨著新能源汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇澡腾，能量密度更高，成本效益比更好的三元鋰電池成為新寵糕珊，直到目前仍然是市場(chǎng)主流动分。但業(yè)內(nèi)專業(yè)人士指出，目前磷酸鐵鋰和三元鋰電池的能量密度都已經(jīng)接近理論極限红选，高鎳材料+硅碳負(fù)極單體能量密度極限在300Wh/Kg左右澜公，目前寧德時(shí)代和國軒高科都已經(jīng)達(dá)到這個(gè)水平。
富鋰錳基+硅碳負(fù)極單體的能量密度極限在400Wh/Kg左右喇肋，中國提出的目標(biāo)是在2025年達(dá)到這個(gè)水平玛瘸，還有5年時(shí)間，能量密度要提升33%苟蹈。但是越接近理論極限糊渊，研發(fā)投入的邊際產(chǎn)出就會(huì)越低，進(jìn)步的速度就會(huì)越緩慢垫暑。在此背景之下舆骚，固態(tài)鋰離子電池被認(rèn)為是最有可能的下一代鋰電技術(shù)，固態(tài)電池能量密度具備突破500wh/kg的潛力蔚分，而更多的能量密度就意味著更長的續(xù)航里程悉歼。
其次，液態(tài)電解質(zhì)電池的安全性也不高碟舱，隨著充放電次數(shù)增加洁操，一旦鋰枝晶穿透隔膜，很容易燃燒或者爆炸俗循，而固態(tài)電解質(zhì)不可燃蛋揖、無腐蝕、不揮發(fā)诀汁、不漏液溶孽，即使在高溫情況下，也無自燃爆炸風(fēng)險(xiǎn)探悲，因此沽怪，固態(tài)電池在安全性層面也具備優(yōu)勢(shì)。
事實(shí)上姿锭，國內(nèi)外的頭部企業(yè)早就著手固態(tài)電池的研究了塔鳍，動(dòng)力電池龍頭企業(yè)寧德時(shí)代早在2016年就正式宣布在硫化物固態(tài)電池上的研發(fā)路徑，目前寧德時(shí)代固態(tài)電池可實(shí)現(xiàn)300周循環(huán)以容量保持率82%呻此，但全固態(tài)電池還在開發(fā)中轮纫，預(yù)計(jì)2030年后才能實(shí)現(xiàn)商品化懂傀。輝能推出的MAB固態(tài)電池包采用了BiPolar+(電芯內(nèi)部串并聯(lián)等)、S-Inlay(直線堆棧)與Logi-Pack(內(nèi)建偵測(cè)系統(tǒng))技術(shù)蜡感，針對(duì)固態(tài)電池的高安全性蹬蚁、高散熱能力與機(jī)構(gòu)特性而開發(fā)出的一種全新封裝方式，并計(jì)劃在2022年以不犧牲安全性郑兴、具經(jīng)濟(jì)可行性的方案創(chuàng)造出續(xù)航里程與燃油車相當(dāng)?shù)母吣芰棵芏入姵匕?/p>
此外犀斋，贛鋒鋰業(yè)一期項(xiàng)目固液混合的半固態(tài)鋰電池實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)能力情连，公司與中科院許曉雄課題組合作叽粹，設(shè)立全資子公司浙江鋒鋰新能源科技有限公司，開展固態(tài)鋰電池方面的產(chǎn)業(yè)化工作却舀。
根據(jù)SNE Researchd的測(cè)算盼饼，2030年全球固態(tài)電池需求有望接近500GWh，2025年固態(tài)電池全球市場(chǎng)空間有望達(dá)到60億元了灾，而2025年我國固態(tài)電池市場(chǎng)空間有望達(dá)30億元豺啦，2030年有望達(dá)到200億元。綜合看下來胖直，從長期的視角來看肛劈，固態(tài)電池具備廣闊的前景，而且很可能成為未來的主流電池腋民，但從當(dāng)下的情況來看遗时，技術(shù)水平和成本問題都制約了其大規(guī)模商用化，液態(tài)電池依然是目前的必選項(xiàng)项起。
