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“固态电池”和“半固态电池”是水火不容吗?

autocarweekly 来源:autocarweekly 2024-04-15 17:09 次阅读

要说汽车动力电池的终极形态是什么,固态电池必有席位。

最近腾势赵长江和智己刘涛干脆开起线上pk。赵长江说:现在宣传半固态电池是在玩文字游戏。刘涛回应:不擅长文字游戏,行业首个快充固态电池即将在智己L6上车。

很快,昊铂这边也丢出“全100%固态电池”的消息,大有嘲讽友商“zuo jia”的意思。

智己L6固态电池好用

但要“慎用名号”

固态电池被大家调侃成“薛定谔的动态电池”,说的是它总被拉出来吹概念,落地遥遥无期,而且吹概念也罢了,有时候到底是固态还是半固态,都没个准话。

辨别液态、半固态还是全固态,重点看电解质的是什么状态,电解质的作用是为电子转移提供媒介。像“稀饭”一样的就是液态电池,像“粥”一样就是半固态,像“熟米饭”一样就是固态。

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液态电池与固态电池内部结构对比图。液态锂电池主要使用碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯等,作为离子迁移的电解质,固态电池主要使用固态的氧化物或者硫化物作为电解质。

智己L6即将上车的超130kWh超快充固态电池,正极采用专利自研的纳米尺度固态电解质包覆超高镍材料,负极为新一代高比能复合硅碳材料。

这句话用了密度极高的复杂词汇,搞得大家云里雾里。我给大家拆解下,它的意思是说,他们将一种“粉末状(纳米尺度)”的电解质材料利用了特殊工艺(包覆工艺)涂在了正极上(正极为超高镍材料)。

不过他们没说的是,这款电池依然需要液体成分润湿极片,以方便电子在极片间运动。这不依然是电解质的工作特性嘛。而且这款“润湿剂”的质量占比约为电池整体的10%,也就比液态锂离子电池低5%左右。

我们也能侧面做下验证。这款电池是与清陶能源联合研发的产物已经不是秘密了,从其官网介绍看,有一个氧化物固态电解质粉体,应该就是使用在智己L6上。所以不难判断,智己确实使用的是一款半固态电池。

当然了,如果我们只是纠结于它是不是真固态,其实对这个产品本身也是不公平的。

三元锂电池的能量密度通常在150Wh/kg~250Wh/kg,固态电池的能量密度可以达到此数据的1倍甚至更多。比如智己L6 Max光年版搭载的固态电池单体能量密度为368Wh,相比250Wh/kg,能量密度增加高达47.2%,这提升的能力是实打实的,应该给予肯定呀。

昊铂固态电池数据很强

但考验仍在继续

昊铂这边,明确提到他们的全固态电池采用100%固态电解质。具体来看,是采用第三代海绵硅负极和高面容量固态正极。很可惜,昊铂对“高面容量固态正极”有何玄机没有过多展开。

按照2月广汽埃安公布的数据,该电池的能量密度超过了350Wh/kg,等到4月,这一数据被定义到超过400Wh/kg,看来是实验室又有突破,能量密度增加了60%。

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昊铂能做到400Wh/kg,与其全固态正极可达到 5mAh/cm2 以上的高面容量有直接关系。

根据广汽埃安总经理古惠南在接受《证券日报》记者采访时所说,他们初步计划是今年年底就要固态电池装车测试,明年主要是测试电池性能,后年争取量产。

在多位专家看来,电池技术的创新周期大约是30年。自 2000年起,锂离子电池开始在动力方面应用,预计到2030年,全固态电池有望实现产业化。如果广汽埃安能顺利推进,这一速度比预期早了4年。

不过广汽埃安也不能认为自己就能拔得头筹,2023年宝马汽车的主要合作伙伴态能能量公司(Solid Power)也发布过一款全固态电池,能量密度为390W·h/kg。宝马希望在2025年之前推出第一辆基于Solid Power电池技术的原型车,就看谁的速度更快了。

另外,由于全固态电池产线与现有液态电池产线无法兼容,直接投资全固态电池生产线会花费过多成本。蔚来汽车曾透露,一块150kWh的半固态电池价格就已接近 30 万元。居高不下的产品成本成为固态电池商业化路上的“拦路虎”。

如果广汽埃安用湿法工艺,大概能保留一半的现有设备,如果用干法工艺,2/3的设备都不能用,所以必须要实现设备厂商同步。

“固态”和“半固态”是水火不容吗?

聊到这里,大家应该也发现了,他们各家的产品都很优秀,与此同时,也都有要攻克的难题。我认为“固态”和“半固态”并不是水火不容,各家应该着力发挥自己的优势才更合理。

为什么这么说,我们可以从固态电池的几个亟待解决的难题看。

(1)循环寿命衰减和电池容量

固态电池量产仍存在固态电解质之间界面接触不良、生产成本过高等问题。由于固态电解质特性,电解质与正负极材料间接触会产生较大阻抗,导致损耗过高和稳定性差等问题,由此造成电池电量和循环寿命衰减。所以广汽埃安后续的实验验证应该花大量的精力在此。

换个视角看,这也是半固态电池的优势所在,在固态电池中注入少量液态电解质,可以大大提高固态电池的容量,改善固态电池存在的能量偏低、倍率性较差的问题。

(2)电池安全性

由于固态电池中没有液态电解质,从而可以提高电池的安全性,这会是广汽埃安固态电池的优势。

但半固态电池的安全性则是制约其发展的关键因素,由于半固态电池的物化性质相对传统液态锂离子电池不同,如何判断其安全性能,获得具有适用性的动力电池的热失控评价技术,是行业当前亟需解决的难题。所以智己如果想推“半固态电池”,现阶段的重点攻克方向就在此,比如要推出更领先的BMS电池管理技术。

总结

由于固态电池使用固态电解质,稳定性更强,不存在液态电解质容易燃烧和爆炸的风险,与液态电池相比,固态电池被认为是下一代高性能锂电池重要代表。但与此同时,半固态电池并不是就应该人人喊打,现阶段这种产品的折中优势也不少。

不管如何,好的技术要鼓励,两种模式的电池都很好,只是车企一定要坚定自己的想法,别想着“贴金”,最后显得不自信,反而不好。要我说,智己就大大方方说自己使用的是半固态,但产品很难打。广汽埃安说自己使用的是全固态,但要再等等看。



审核编辑:刘清

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原文标题:固态和半固态电池,有必要水火不容吗?

文章出处:【微信号:autocarweekly,微信公众号:autocarweekly】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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