“全固態(tài)電池量產(chǎn)和商業(yè)化還面對著諸多待解難題，而半固態(tài)電池可以兼容現(xiàn)有液態(tài)電池工藝設(shè)備和材料，能以較低成本量產(chǎn)，這是滿足市場應(yīng)用的基本條件。”近日在山東棗莊國家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)召開的第二屆下一代電池技術(shù)與市場應(yīng)用研討會上，衛(wèi)藍(lán)新能源副總經(jīng)理向晉指出，固液混合的半固態(tài)電池是當(dāng)前市場的理想選擇。

業(yè)內(nèi)人士進(jìn)一步指出，未來全固態(tài)電池不一定能搭載到汽車上，半固態(tài)電池就能滿足高安全和高能量密度需求，或是動力鋰電池領(lǐng)域的最終方法。

固態(tài)電池是行業(yè)方向

經(jīng)過十年的快速發(fā)展，液態(tài)鋰離子電池成本和能量密度均實(shí)現(xiàn)大幅改善，已成為全球車用動力鋰電池市場的主流產(chǎn)品。

但同時(shí)，液態(tài)鋰離子電池起火爆炸事故頻發(fā)，市場對其安全性提出了更高要求。“一個18650型號的鋰離子電池，其爆炸威力相當(dāng)于一顆小型手榴彈，只是有鋼殼約束著。”寧德萬和投資集團(tuán)投資部總監(jiān)喻軍指出，鋰離子電池做不到本征安全，其電解液用得越多就越危險(xiǎn)。鋰離子電池行業(yè)發(fā)展到今天，老百姓最擔(dān)心的還是安全問題，其次才是能效和成本。

用固態(tài)電解質(zhì)替代電解液具有更高的能量密度和安全性，被認(rèn)為是行業(yè)未來的發(fā)展方向。今年以來，固態(tài)電池成為資本市場、電池公司和各大車企爭先追捧的對象。一月九日，蔚來汽車在NioDay上公布了150kWh固態(tài)電池，宣稱其能量密度達(dá)360Wh/kg；三月十五日，大眾汽車在其首屆電池日上表示，未來動力鋰電池的目標(biāo)是固態(tài)電池；隨后，蜂巢能源、贛鋒鋰業(yè)等公司也宣布跟進(jìn)固態(tài)電池研發(fā)與投產(chǎn)。

事實(shí)上，上述公司提及的固態(tài)電池準(zhǔn)確來說是固液混合的半固態(tài)電池，電芯內(nèi)仍存在5-15%的電解液。目前，業(yè)內(nèi)將半固態(tài)和全固態(tài)電池一并統(tǒng)稱為固態(tài)電池，是相較于傳統(tǒng)液態(tài)電池而言。

據(jù)了解，全球已有40多家固態(tài)電池生產(chǎn)商，國內(nèi)有臺灣輝能、江蘇清陶、北京衛(wèi)藍(lán)、無錫海特等公司研公布局較早，前4家接近產(chǎn)業(yè)化，已建成至少中試規(guī)模實(shí)驗(yàn)線，并有產(chǎn)品應(yīng)用于無人機(jī)，開始商用。向晉認(rèn)為，半固態(tài)電池有望在5年內(nèi)實(shí)現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)，全固態(tài)電池預(yù)期在5-10年實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。

全固態(tài)存在諸多難題

全固態(tài)并非易事。目前行業(yè)還存在很多技術(shù)難題尚未解決，如固態(tài)電解質(zhì)和電極之間的界面阻抗大、電解質(zhì)可塑性差、循環(huán)壽命仍待提高等。“不是說實(shí)驗(yàn)室做出一個綜合性很好的產(chǎn)品就能量產(chǎn)。”向晉坦言，固態(tài)電池量產(chǎn)受制于諸多因素，包括材料能否批量供應(yīng)、成本控制能否達(dá)到客戶接受的水平等。

不僅如此，經(jīng)濟(jì)性決定了產(chǎn)品規(guī)模化量產(chǎn)程度。我國電池產(chǎn)業(yè)研究院院長吳輝吳輝認(rèn)為，液態(tài)鋰離子電池能效和經(jīng)濟(jì)性已達(dá)到最佳狀態(tài)，盡管仍存在能量密度與安全性等方面的問題，但在市場應(yīng)用方面，液態(tài)電池?zé)o疑是最具經(jīng)濟(jì)性的選擇。

天風(fēng)證券研究所副所長楊誠笑同樣認(rèn)為，鋰離子電池完全做到本征安全非常困難，也要從市場化角度考慮其必要性，“固態(tài)電池最大優(yōu)勢是安全，但同時(shí)，電池進(jìn)入市場是一個商業(yè)行為。”

在浙江鋒鋰新能源總經(jīng)理許曉雄看來，混合固液的半固態(tài)電池可能是動力鋰電池領(lǐng)域的終級路線。以走向產(chǎn)品為目標(biāo)，從能量密度、倍率、循環(huán)、工作溫區(qū)、安全性、量產(chǎn)量力和成本七個維度比較半固態(tài)電池與傳統(tǒng)液態(tài)電池性能，雖然半固態(tài)電池每一項(xiàng)指標(biāo)不能達(dá)到完美，但有均衡綜合優(yōu)勢。“全固態(tài)電池低溫性能、成本、規(guī)模量產(chǎn)還難以突破，車載全固態(tài)電池不一定用得上。”他進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)，不要妖魔化固態(tài)電池，它不是一個概念，而是同時(shí)解決動力鋰電池高比能和高安全兩大問題的一個途徑而已。

半固態(tài)電池有快速落地可能

隨著固態(tài)電池研發(fā)進(jìn)程加快，是否會顛覆對現(xiàn)有材料體系也是業(yè)內(nèi)關(guān)注的話題。

對此，深圳新宙邦科技董事長覃九三持否定意見：“對電池能量密度要求特別高的部分領(lǐng)域會有固態(tài)電池的發(fā)展空間，但即便固態(tài)電池推出來，早期也不會在某些方面形成優(yōu)勢，不同方法有不同特長。現(xiàn)在是動力鋰電池技術(shù)百花齊放的時(shí)代，哪個技術(shù)率先突破都可能。”

固液混合的半固態(tài)電池可兼顧液態(tài)電池和全固態(tài)電池的性能優(yōu)勢，可以最大程度兼容現(xiàn)有工藝、設(shè)備及材料，具備快速落地的可能。據(jù)了解，衛(wèi)藍(lán)新能源已于去年實(shí)現(xiàn)半固態(tài)電池量產(chǎn)和批量銷售，之所以能快速推向市場，就是因?yàn)楸M可能地借用現(xiàn)有液態(tài)電池的裝備和工藝，其中僅有10-20%的工藝設(shè)備要求不同，包括固態(tài)電解質(zhì)膜的引入、原位固化工藝、負(fù)極一體化工藝等。

許曉雄指出，固態(tài)電池不會對鋰離子電池產(chǎn)線帶來顛覆，半固態(tài)電池在裝配上與現(xiàn)有液態(tài)電池生產(chǎn)線有超過80%的兼容性，剩下20%內(nèi)容是可以通過產(chǎn)線改造完成，不要大改動就能實(shí)現(xiàn)規(guī)模化、自動化和高效量產(chǎn)。

即使是全固態(tài)電池，對現(xiàn)有材料體系的影響也有限。吳輝認(rèn)為，全固態(tài)電池會完全取代電解液和隔膜，但正負(fù)極活性材料還將保持原有材料體系，如開發(fā)高能量密度全固態(tài)或固液混合電芯的正極材料還是高鎳三元，負(fù)極材料仍是石墨或硅碳等，銅鉑、鋁鉑仍然用于正負(fù)級，卷對卷工藝和電池組裝工藝也沒有太大變化。