鈉離子電池

固態(tài)電池不能指望，半固態(tài)呢？

第一電動(dòng)大牛作者電動(dòng)汽車觀察家 2021-06-16 08:50

由于蔚來(lái)等企業(yè)的推動(dòng)，很多人認(rèn)為，固態(tài)電池將要量產(chǎn)應(yīng)用了。

現(xiàn)實(shí)很骨感。6月12日，在第十三屆中國(guó)汽車藍(lán)皮書(shū)論壇上，幾位動(dòng)力電池一線從業(yè)者，都對(duì)純固態(tài)電池商用表示悲觀，對(duì)于半固態(tài)電池，則存在分歧。

論壇上，圍繞“固態(tài)電池到來(lái)前后的電池路線”主題，在真鋰研究首席分析師墨柯的主持下，孚能科技董事長(zhǎng)王瑀，蜂巢能源科技有限公司董事長(zhǎng)兼CEO楊紅新，寧德時(shí)代21C創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室前瞻技術(shù)部部長(zhǎng)郭永勝，安馳科技總經(jīng)理、創(chuàng)始人徐小明，以及北汽集團(tuán)副總經(jīng)理廖振波等嘉賓展開(kāi)了一場(chǎng)深度溝通。

論壇現(xiàn)場(chǎng)

除了固態(tài)電池、半固態(tài)電池，他們還論及磷酸鐵鋰和三元的技術(shù)路線、鈉離子電池的前景，以及電池成本等議題。

半固態(tài)發(fā)展有爭(zhēng)議

車企和電池企業(yè)對(duì)半固態(tài)電池的應(yīng)用前景存在分歧。

作為整車企業(yè)代表，北汽集團(tuán)副總經(jīng)理廖振波和孚能科技董事長(zhǎng)王瑀非?？春冒牍虘B(tài)電池的前景，安馳科技總經(jīng)理、創(chuàng)始人徐小明也認(rèn)為半固態(tài)電池可以提升電池的安全性；不過(guò)，蜂巢能源董事長(zhǎng)楊紅新則對(duì)半固態(tài)電池商業(yè)化價(jià)值存在疑慮；寧德時(shí)代21C創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室前瞻技術(shù)部部長(zhǎng)郭永勝則認(rèn)為半固態(tài)電池的能量密度不會(huì)有提升。

（1）正方：半固態(tài)電池解決安全問(wèn)題

廖振波有著30多年的整車工作經(jīng)驗(yàn)，并且曾任職比克電池總裁，對(duì)整車企業(yè)和電池企業(yè)都有很深刻的認(rèn)識(shí)。

北汽集團(tuán)副總經(jīng)理廖振波

在廖振波看來(lái)，目前車企業(yè)亟需解決的問(wèn)題是從原來(lái)追求的第一要素能量密度、成本，轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)在追求的三要素排序?yàn)榘踩⒊杀?，以及性能?/span>

廖振波認(rèn)為，電池成本不僅僅是采購(gòu)成本，還要考慮售后和召回的情況。

每年到夏季的時(shí)候，新能源汽車就會(huì)出現(xiàn)著火事故，汽車召回的比例越來(lái)越大。“按照中國(guó)的召回制度，萬(wàn)分之四的設(shè)計(jì)安全的質(zhì)量事故就要召回，這樣給整車企業(yè)的損失是非常大的，所以現(xiàn)在我們把成本的問(wèn)題分開(kāi)，一個(gè)是采購(gòu)成本，再一個(gè)是后面的售后服務(wù)，包括剛才說(shuō)的召回服務(wù)，所有成本加在一起。所以不單純的說(shuō)采購(gòu)成本了，所以成本問(wèn)題實(shí)際上在安全保障不了的情況下，成本是高的，所以整車企業(yè)最重要的是講究安全?！?/span>

廖振波認(rèn)為，固混電池當(dāng)5%-10%是液態(tài)的時(shí)候，應(yīng)該是比較安全的，同時(shí)能量密度也滿足汽車企業(yè)的要求。他強(qiáng)烈呼吁這些電池企業(yè)，趕快將固混電池產(chǎn)業(yè)化，給整車企業(yè)提供安全可靠的固混電池。

廖振波認(rèn)為，大家之所以不愿意突破到全固態(tài)，甚至半固態(tài)，很重要的一點(diǎn)，是因?yàn)樯a(chǎn)固態(tài)電池，設(shè)備是要改造的。

“因?yàn)榧幢闶前牍虘B(tài)，至少有10%-15%的工藝設(shè)備要改變，電池企業(yè)對(duì)設(shè)備的精度是存在擔(dān)心的，一旦產(chǎn)線生產(chǎn)合格率不高的話，成本很高?！绷握癫ㄕf(shuō)。

在安馳科技總經(jīng)理、創(chuàng)始人徐小明看來(lái)，2030年之前，純固態(tài)電池很難看到，即便看到真正的固態(tài)，至少前三年到五年，其主要應(yīng)用在消費(fèi)類電子端，要做到安全性可控，且用得起。

不過(guò)，徐小明認(rèn)為半固態(tài)電池是具備可行性的，可以解決安全性問(wèn)題，然后再去提升能量密度。

安馳科技總經(jīng)理、創(chuàng)始人徐小明

王瑀也認(rèn)為，半固態(tài)肯定是發(fā)展方向?！?strong style="margin: 0px; padding: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; word-wrap: break-word !important;">誰(shuí)也不愿意在生產(chǎn)電池過(guò)程當(dāng)中有隱患，用了半固態(tài)電池，你的工廠再不會(huì)出現(xiàn)起火的問(wèn)題。”終極目標(biāo)還是要從材料本身去徹底解決這個(gè)問(wèn)題，如果徹底解決不了這個(gè)問(wèn)題，就用控制方法，從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)到使用，然后到整車工況安全邊界的監(jiān)控，最后做到電池的安全。

（2）反方：商業(yè)化價(jià)值不大、能量密度沒(méi)有提升

雖然車企期盼很大，對(duì)半固態(tài)、固態(tài)電池，一些電池企業(yè)仍存在一定疑慮。

在楊紅新看來(lái)，半固態(tài)電池技術(shù)解決了可以量產(chǎn)的問(wèn)題，但是不代表可以大規(guī)模商業(yè)化。大規(guī)模商業(yè)化需要有可工程化的能力支撐它，而且有用戶愿意為它買單，“現(xiàn)在我們找不到半固態(tài)電池的核心賣點(diǎn)在哪里。”

楊紅新認(rèn)為，半固態(tài)的成本會(huì)增加、產(chǎn)線要調(diào)整，不過(guò)第一代產(chǎn)品對(duì)產(chǎn)線的影響不是很大，所以，技術(shù)問(wèn)題可以解決，可以量產(chǎn)，但是大規(guī)模商業(yè)化，這個(gè)有相當(dāng)?shù)牟淮_定性。產(chǎn)品方面，他們今年明年都可以裝車。

楊紅新認(rèn)為，未來(lái)十年的主流還會(huì)是三元、鐵鋰、鎳錳。

寧德時(shí)代21C創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室前瞻技術(shù)部部長(zhǎng)郭永勝則認(rèn)為，第一代固態(tài)電池產(chǎn)品，能量密度上不會(huì)有所提升。

寧德時(shí)代21C創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室前瞻技術(shù)部部長(zhǎng)郭永勝

郭永勝在研發(fā)過(guò)程中，將固態(tài)電池按照正負(fù)極來(lái)分成三代。

第一代就是現(xiàn)在傳統(tǒng)的電解液換成固態(tài)電解質(zhì)，正負(fù)極和傳統(tǒng)用的是一模一樣，不改變。

第二代換負(fù)極，如果負(fù)極不用石墨或硅，金屬鋰應(yīng)該能提升能量密度；正極不變，跟傳統(tǒng)的一樣，采用磷酸鐵鋰或者三元材料。

還有第三代是把正負(fù)極都換了。假如負(fù)極用金屬鋰，正極就可以換成不含鋰的高能量的材料。

在郭永勝看來(lái)，大家說(shuō)的固態(tài)電池，目前大多還處在第一代。但是第一代固態(tài)電池提升能量密度比較困難，因?yàn)楣虘B(tài)電解質(zhì)的真密度都比電解液高，“如果你要是在電池里面灌同樣體積的電解質(zhì)，它的重量就會(huì)增加，電池能量密度就會(huì)下降。”郭永勝說(shuō)。

鈉電池能量密度低、儲(chǔ)能具備前景

5月21日，寧德時(shí)代股東大會(huì)上，其董事長(zhǎng)曾毓群透露將在今年7月份左右發(fā)布鈉離子電池，該消息引發(fā)了動(dòng)力電池行業(yè)的廣泛關(guān)注。

對(duì)于鈉離子電池的應(yīng)用前景，這幾位車企和電池企業(yè)代表的觀點(diǎn)基本相同，鈉離子電池的優(yōu)勢(shì)是成本低，但是缺點(diǎn)是能量密度也低，應(yīng)用在儲(chǔ)能領(lǐng)域前景較大。

王瑀認(rèn)為，鈉離子電池可能對(duì)磷酸鐵鋰市場(chǎng)產(chǎn)生一定的威脅。

孚能科技董事長(zhǎng)王瑀

楊紅新也認(rèn)為，中國(guó)鋰資源也非常匱乏，從戰(zhàn)略上應(yīng)該有一個(gè)解決的途徑，但是鈉離子電池應(yīng)用在乘用車上，至少這幾年看，挑戰(zhàn)還是非常大的?！翱赡軐?duì)于一些鉛酸和鐵鋰有替代，因?yàn)槟芰棵芏缺容^低嘛?！?/span>

徐小明認(rèn)為，鋰資源主要集中在拉美地區(qū)，從資源保障的角度考慮可以去發(fā)展一下，它最大的用途是在儲(chǔ)能端。雖然它的能量密度可能會(huì)低一些，但是至少資源上，鈉的資源是不缺的。

不過(guò)，徐小明也指出，鈉離子電池，至少在5年之后，配套才會(huì)逐漸成熟，因?yàn)樗貥?gòu)現(xiàn)有電池整個(gè)化學(xué)體系。

廖振波也表示，鈉離子電池是一個(gè)非常好的方向，但是它和汽車乘用車可能是兩個(gè)方向。

三元和磷酸鐵鋰路線仍有爭(zhēng)議

針對(duì)磷酸鐵鋰和三元電池路線，王瑀和廖振波旗幟鮮明，站隊(duì)三元電池。

在王瑀看來(lái)，三元電池還會(huì)成為乘用車主流。“我們希望用三元一半的體積、一半的重量，20分鐘充滿，釋放30度電、50度電，滿足需求，這是未來(lái)整個(gè)方向，人類社會(huì)發(fā)展還是要技術(shù)進(jìn)步帶動(dòng)人類社會(huì)的發(fā)展。”

王瑀表示，NCM811的安全是完全可控的，“只是我們現(xiàn)在還沒(méi)有達(dá)到這個(gè)水平，從原材料到電池制造到整車控制到預(yù)警，現(xiàn)在還做不到，但是未來(lái)一定可以做得到?！?/span>

廖振波認(rèn)為，三元電池為了追求能量密度，從111體系到523體系、622體系、再到811體系，現(xiàn)在又回到622和523，這是技術(shù)的倒退?！半m然滿足安全性的要求，但是這個(gè)能量密度實(shí)在是不可恭維，給我們整車廠帶來(lái)很大的困惑?！?/span>

廖振波舉了一個(gè)例子，4.8米車長(zhǎng)的SUV，電動(dòng)車和傳統(tǒng)車相比，重量重了300-400公斤。從碳中和、能耗等方面來(lái)說(shuō)都是不適合的。如果電池能量密度下來(lái)、重量要大幅度提升，對(duì)整車設(shè)計(jì)、安全性、操控性，包括底盤的強(qiáng)度等都帶來(lái)極大困擾。所以，能量密度不能簡(jiǎn)單地降下來(lái)。

也因此，在廖振波看來(lái)，單體電芯能量密度一定要達(dá)到280-320Wh/kg，才能滿足整車設(shè)計(jì)的重量要求，“低于這個(gè)，電池包能量密度就不能超過(guò)220Wh/kg，電池對(duì)整車來(lái)說(shuō)就是負(fù)擔(dān)，從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，一定是要用三元電池?！?/span>

徐小明坦言，磷酸鐵鋰電池是不能滿足280Wh/kg的能量密度。

但是徐小明認(rèn)為，廖振波所說(shuō)的是針對(duì)主流車型，不同的車有不同的需求，例如一輛車裝50度電，其系統(tǒng)做到200Wh/kg和160Wh/kg，它的重量差可能比較明顯，但是做到30度電的時(shí)候，重量差距就很小了。

楊紅新表示，將磷酸鐵鋰做到接近三元電池的能量密度，在技術(shù)上是可以實(shí)現(xiàn)的，例如摻硅補(bǔ)鋰技術(shù)，但是生產(chǎn)線會(huì)發(fā)生變化，可量產(chǎn)的挑戰(zhàn)性非常大，困難在于工程化的實(shí)現(xiàn)。