能量密度高，成本低……这是真实的固态电池吗？

对固态电池研究的越深入，越明白这条路的不易。但至少我们正在逐一解决动力电池的问题，从能量密度、安全性到成本。现在有一种说法叫后锂电池时代。在这里，液态锂电池无法兼顾安全性和能量密度，这个弱点成为了它的致命一击。不能作为电动车进入未来的能源。固态电池被电池厂商和车企视为希望。它的开发进程和量产进度直接关系到电动车能否成为主流的汽车选择。至少现在，不同公司的意见都集中在这一点上。很多企业对固态电池的大方向没有异议。但随着研发的不断深入，围绕固态电池出现了很多细节问题，如电解液路线、固液相、成本等。针对这些问题，NE时报记者采访了省汇能CEO杨思远。作为固态电池尤其是氧化物体系的主要推动者，慧能的思想成为我们探索固态电池世界的一扇大门。固态和液态固态电池是液态电池的延伸，是一种补救措施。一开始可以继续使用液体正负极材料和供应链，减少商业化道路上的额外成本增加。在此基础上，用固体电解质或混合电解质代替液体电解质，加强安全性。量产车上应用最广泛的液态电池是NCM522电池或NCA电池，车企最期待的是NCM811电池。目前NCM811电池的系统能量密度可以提高到170-180Wh/kg，基本是动力电池能达到的峰值。但是，上面太冷了。当高含量的镍帮助液态电池达到能量密度的峰值时，就面临着瓶颈问题，无法继续下一个峰值。与此同时，它也开始发挥破坏性的作用。电解液的化学窗口较低，额定电压约为3.7V，而高镍正极材料需要更高的电压来增加其容量，该电压会导致电解液解体，引起爆炸。电动汽车要想取代燃油汽车成为主流选择，需要有不相上下的续航里程。能量密度是会计耐力的关键指标。这意味着电池厂将进行高镍三元锂电池。同时必须保证整车的安全性，这是电动车和智能车普及的基础。动力电池，能源的起点，是电源安全的第一关。因此，新一代动力电池需要在保持和延续液态电池高能量密度的同时，解决安全问题。这是固态电池出现的主要目的。当然除了固态电池还有其他解决方案，比如锂硫电池、锂空气电池。但根据慧能的研究，“无论是锂硫电池还是锂空气电池，都处于非常早期的实验室研究阶段，预计要到2035年到2040年才会出现基础技术，电池技术才会成熟。在此之前，它不具备商业化的可能性。”就电动汽车的发展时间而言，2025-2040年是其发展的黄金期。在此期间，电动汽车能否大规模上路，决定了它能否作为未来汽车的解决方案。这又取决于动力电池的技术进化速度。按照这个时间点，相比之下，在各种新型电池系统中，固态电池是最接近产业化的下一代技术。在慧能看来，固态电池用固体电解质代替液体电解质，遵循目前的三元正负极体系，更像是磷酸铁锂电池(高安全性)和三元锂电池(高能量密度)的结合。在液态电池上升空间有限，锂硫锂空气电池遥遥无期的时候，固态电池成为未来电动车的希望。然而，建立这种希望的过程并不容易。固态电池用在电动汽车上，技术路线很难。固体电解质减缓运行速度……锂离子“运动员”的d，即使改变正负极系统，也没有办法像想象的那样大幅度提高能量密度和充放电功率。导致电池厂纠结于硫化物、氧化物、聚合物等电解质路线之争，固液混合物依然全是固体。根据电解质材料，固态电池可分为硫化物、氧化物、聚合物等。不同的电解质材料各有优缺点。例如，硫化物材料固有的高导电性，它可以适应宽的电化学窗口。换句话说，在更宽的电压范围内，电解液不会参与化学反应，让锂离子老老实实地流动。它的缺点是材料非常敏感，不稳定，遇到水蒸气后容易形成硫化氢。因此，在大规模生产中很难控制，需要在整个干燥过程中完成。硫化物系统的代表丰田正在解决抑制硫化氢气体产生的问题。氧化物体系分为厚膜和薄膜。共同特点是电解液化学稳定性高，能在高温下工作，但电解质片易脆断。不同的是，厚膜要解决的主要问题是室温电导率低，而薄膜的制备成本高，只能做成邮票大小，大规模生产太贵。目前国内固态电池生产企业大多走氧化物路线，如汇能、陶青、卫兰、赣锋锂业等。固液混合和全固态的选择关系到固态电池的能量密度和充放电速率。固态电池除了安全性高，还一度被认为具有能量密度高、充放电速度快的优点。这是因为它可以避免短路后热失控的问题，并且可以使用锂金属阴极和高压阴极材料来提高能量密度空间。然而，固体电解质可以带来稳定性的好处，但它不能像液体一样渗透到电极的所有角度。这导致电极与固体电解质的接触面积很小，界面电阻很大，影响离子电导率。以电导率最高的硫化物为例，其室温电导率为10-3-10-2S/cm，而传统液体电解质的室温离子电导率约为10-2S/cm，仅相差一个数量级。氧化物的室温电导率低于硫化物，约为10-4-10-3S/cm。为了提高电导率，国内的惠能、陶青和赣锋锂业在氧化物去除系统中添加了少量的液体电解质，以解决电导率低限制能量密度的问题。固态电池产品都是固液混合电解质电池。此外，在氧化物固体电解质和正负电极中引入“内通道技术”(即its Ceramion技术)，提高室温电导率，降低内阻，实现5C快速充电的可能性。在液体电池安全问题有待解决的时候，全固态电池受限于技术和成本，很难量产。准固态电池作为一种过渡产品，从解决电池安全入手，实现规模效应，降低固态电池产业化成本，似乎是一种更可靠的方式。NE时代了解到慧能对自己的固态电池的产品规划是从准固态到固态。2018-2023年，第一代固态电池使用液体电池的正负极，正极由NCM622升级为NCM811，负极由石墨改为SiOx含量高(14% ~100%以上)的石墨复合材料。目前，其PLCB和BLCB固态电池是第一代氧化物固态电池产品。其电解质为固液混合电解质，正负极材料为NCM和石墨。根据慧能的测试数据，固态电池的比能量为215Wh/kg，体积能量密度为540Wh/kg，略低于液态电池。然而，到2021年，固态电池的能量密度将与液态电池相同……通过采用利用率更高的活性材料，然后逐步超越。固态电池的能量密度优势在电芯层面相对不明显，在电池组层面更为突出。根据慧能的计算，采用双极电池封装技术后，固态电池在重量能量密度和体积能量密度两个维度上的组效率分别为82%~85%和70~75%。所以PACK的能量密度可以达到176Wh/kg和405 wh/L，这时候相比液体电池，固态电池今年更能显示出自己的优势。在电池电芯的能量密度上，在固体内阻和能量损失较高的情况下，电池厂需要升级正负极材料，提高锂离子的扩散能力。以汇能为例，其2023年后的第二代固态电池减少了活性物质的用量，正极为HNCA/HNMC，负极为锂金属或纯硅。固态电池的成本在固态电池厂商选择路线，攻克技术难关的时候，摆在他们面前的还有一个成本问题。新能源汽车补贴逐年减弱。当车企不再以补贴作为其电动车价格的噱头，而是贴出真实价格，谁能推出比竞争对手性价比更高的电动车，谁就更贴近消费者。动力电池占整车成本的30%到40%。如果不能控制电池成本，电动汽车将很难满足终端消费者对价格的需求。固态电池作为一种新的电池技术，还没有在量产车上使用。一方面，主机厂还在验证固态电池的性能；另一方面，与液体电池相比，固态电池在一定条件下是否具有成本优势？这个优势是否足以引起汽车制造商的兴趣？在回答这个问题时，慧能首席执行官杨思远说:“在成本方面，我们的重点不是在电池端，而是在电池组端。”这源于固态电池的安全优势。在电芯层面，不会因为液体电池串联后电压升高导致电解液崩解。因此，固态电池可以相互串联和并联，而不受电解液允许的最大电压的限制，从而提高了单位电压和容量。这就是固态电池的多轴双极技术，比如慧能的MAB技术。电池单元内部串联和并联连接，可以形成大型复合电池单元。省去了外部串联所需的引线键合、金属手柄或金属棒，既降低了电阻值，又减少了发热问题的发生。此时可以简化保护系统、冷却系统和BMS系统，提高重量/体积分组效率。这是慧能固态电池的包能量密度能超过液态电池的主要原因。组效率提高，冷却系统简化，进一步影响成本，有助于固态电池被接受和认可。慧能计算后发现，固态电池在电芯层面的成本要高于液态电池。即使产能达到20GWh，固态电池依然是液态电池的1.1倍。在包级别，当产能达到20GWh，达到一定规模效应时，固态电池的成本是液态的98%。如果是类似固态电池的MAB技术，PACK的成本会更低，大约是竞争对手的70%。慧能CEO杨思远在接受采访时反复强调“规模资本”:“固态电池的投资确实太大了。如果没有达到一定规模，其优势不会很快呈现。”找到合适的合作伙伴，是慧能认为可以快速实现规模的方式。中国专注于电动汽车的发展，因此选择与天际线、蔚来和央企汽车厂联合开发一款使用MAB固态电池的原型车。“2021年桃园1-2GWh生产线建成投产后，我们将于2022年开始销售电动车用固态电池。大概到2023年，道路上会出现使用固态电池的车辆。”固态电池在电动汽车上的应用需要经过长期的测试，但其应用领域并不仅限于此，还可以涵盖头盔、智能设备、电动摩托车、储能系统等可穿戴产品。“日本、东南亚等地的摩托车比较普遍，我们对固态电池在电动摩托车、电动滑板车上的应用很感兴趣。”多用途的开发也是为了固态电池的大规模产业化。在杨思远看来，“规模资本”是固态电池大规模产业化的“最大壁垒”。因此，他希望在固态电池发展初期，能得到国家补贴或配套设施。这应该也代表了其他固态电池厂商的心声。10月16日-17日，NE时代将在上海举办“2019中日韩下一代电池技术大会”。届时，慧能CEO杨思远、陶青总经理李政博士、卫兰固态电池部负责人李久明等都将发表演讲，分享固态电池的最新技术进展。在此，NE时代诚邀业界朋友共同探讨和参与，共同开发动力电池的无限可能。对固态电池研究的越深入，越明白这条路的不易。但至少我们正在逐一解决动力电池的问题，从能量密度、安全性到成本。现在有一种说法叫后锂电池时代。在这里，液态锂电池无法兼顾安全性和能量密度，这个弱点成为了它的致命一击。不能作为电动车进入未来的能源。固态电池被电池厂商和车企视为希望。其发展过程和……ss的生产进度直接关系到电动汽车能否成为主流汽车的选择。至少现在，不同公司的意见都集中在这一点上。很多企业对固态电池的大方向没有异议。但随着研发的不断深入，围绕固态电池出现了很多细节问题，如电解液路线、固液相、成本等。针对这些问题，NE时报记者采访了省汇能CEO杨思远。作为固态电池尤其是氧化物体系的主要推动者，慧能的思想成为我们探索固态电池世界的一扇大门。固态和液态固态电池是液态电池的延伸，是一种补救措施。一开始可以继续使用液体正负极材料和供应链，减少商业化道路上的额外成本增加。在此基础上，用固体电解质或混合电解质代替液体电解质，加强安全性。量产车上应用最广泛的液态电池是NCM522电池或NCA电池，车企最期待的是NCM811电池。目前NCM811电池的系统能量密度可以提高到170-180Wh/kg，基本是动力电池能达到的峰值。但是，上面太冷了。当高含量的镍帮助液态电池达到能量密度的峰值时，就面临着瓶颈问题，无法继续下一个峰值。与此同时，它也开始发挥破坏性的作用。电解液的化学窗口较低，额定电压约为3.7V，而高镍正极材料需要更高的电压来增加其容量，该电压会导致电解液解体，引起爆炸。电动汽车要想取代燃油汽车成为主流选择，需要有不相上下的续航里程。能量密度是会计耐力的关键指标。这意味着电池厂将进行高镍三元锂电池。同时必须保证整车的安全性，这是电动车和智能车普及的基础。动力电池，能源的起点，是电源安全的第一关。因此，新一代动力电池需要在保持和延续液态电池高能量密度的同时，解决安全问题。这是固态电池出现的主要目的。当然除了固态电池还有其他解决方案，比如锂硫电池、锂空气电池。但根据慧能的研究，“无论是锂硫电池还是锂空气电池，都处于非常早期的实验室研究阶段，预计要到2035年到2040年才会出现基础技术，电池技术才会成熟。在此之前，它不具备商业化的可能性。”就电动汽车的发展时间而言，2025-2040年是其发展的黄金期。在此期间，电动汽车能否大规模上路，决定了它能否作为未来汽车的解决方案。这又取决于动力电池的技术进化速度。按照这个时间点，相比之下，在各种新型电池系统中，固态电池是最接近产业化的下一代技术。在慧能看来，固态电池用固体电解质代替液体电解质，遵循目前的三元正负极体系，更像是磷酸铁锂电池(高安全性)和三元锂电池(高能量密度)的结合。在液态电池上升空间有限，锂硫锂空气电池遥遥无期的时候，固态电池成为未来电动车的希望。然而，建立这种希望的过程并不容易。固态电池用在电动汽车上，技术路线很难。固体电解质减缓锂离子“运动员”的奔跑速度，即使改变正负极系统，也没有办法像想象的那样大幅提高能量密度和充放电功率。导致电池厂纠结于硫化物、氧化物、聚合物等电解质路线之争，固液混合物依然全是固体。根据电解质材料，固态电池可分为硫化物、氧化物、聚合物等。不同的电解质材料各有优缺点。例如，硫化物材料本身……高导电性，并能适应较宽的电化学窗口。换句话说，在更宽的电压范围内，电解液不会参与化学反应，让锂离子老老实实地流动。它的缺点是材料非常敏感，不稳定，遇到水蒸气后容易形成硫化氢。因此，在大规模生产中很难控制，需要在整个干燥过程中完成。硫化物系统的代表丰田正在解决抑制硫化氢气体产生的问题。氧化物体系分为厚膜和薄膜。共同特点是电解液化学稳定性高，能在高温下工作，但电解质片易脆断。不同的是，厚膜要解决的主要问题是室温电导率低，而薄膜的制备成本高，只能做成邮票大小，大规模生产太贵。目前国内固态电池生产企业大多走氧化物路线，如汇能、陶青、卫兰、赣锋锂业等。固液混合和全固态的选择关系到固态电池的能量密度和充放电速率。固态电池除了安全性高，还一度被认为具有能量密度高、充放电速度快的优点。这是因为它可以避免短路后热失控的问题，并且可以使用锂金属阴极和高压阴极材料来提高能量密度空间。然而，固体电解质可以带来稳定性的好处，但它不能像液体一样渗透到电极的所有角度。这导致电极与固体电解质的接触面积很小，界面电阻很大，影响离子电导率。以电导率最高的硫化物为例，其室温电导率为10-3-10-2S/cm，而传统液体电解质的室温离子电导率约为10-2S/cm，仅相差一个数量级。氧化物的室温电导率低于硫化物，约为10-4-10-3S/cm。为了提高电导率，国内的惠能、陶青和赣锋锂业在氧化物去除系统中添加了少量的液体电解质，以解决电导率低限制能量密度的问题。固态电池产品都是固液混合电解质电池。此外，在氧化物固体电解质和正负电极中引入“内通道技术”(即its Ceramion技术)，提高室温电导率，降低内阻，实现5C快速充电的可能性。在液体电池安全问题有待解决的时候，全固态电池受限于技术和成本，很难量产。准固态电池作为一种过渡产品，从解决电池安全入手，实现规模效应，降低固态电池产业化成本，似乎是一种更可靠的方式。NE时代了解到慧能对自己的固态电池的产品规划是从准固态到固态。2018-2023年，第一代固态电池使用液体电池的正负极，正极由NCM622升级为NCM811，负极由石墨改为SiOx含量高(14% ~100%以上)的石墨复合材料。目前，其PLCB和BLCB固态电池是第一代氧化物固态电池产品。其电解质为固液混合电解质，正负极材料为NCM和石墨。根据慧能的测试数据，固态电池的比能量为215Wh/kg，体积能量密度为540Wh/kg，略低于液态电池。但到了2021年，通过采用利用率更高的活性材料，固态电池的能量密度将与液态电池相同，然后逐渐超越。固态电池的能量密度优势在电芯层面相对不明显，在电池组层面更为突出。根据慧能的计算，采用双极电池封装技术后，固态电池在重量能量密度和体积能量密度两个维度上的组效率分别为82%~85%和70~75%。因此，电池组的能量密度可以达到176Wh/kg和405 wh/L。此时，与液体电池相比，固体电池……te电池今年能显示出自己的优势。在电池电芯的能量密度上，在固体内阻和能量损失较高的情况下，电池厂需要升级正负极材料，提高锂离子的扩散能力。以汇能为例，其2023年后的第二代固态电池减少了活性物质的用量，正极为HNCA/HNMC，负极为锂金属或纯硅。固态电池的成本在固态电池厂商选择路线，攻克技术难关的时候，摆在他们面前的还有一个成本问题。新能源汽车补贴逐年减弱。当车企不再以补贴作为其电动车价格的噱头，而是贴出真实价格，谁能推出比竞争对手性价比更高的电动车，谁就更贴近消费者。动力电池占整车成本的30%到40%。如果不能控制电池成本，电动汽车将很难满足终端消费者对价格的需求。固态电池作为一种新的电池技术，还没有在量产车上使用。一方面，主机厂还在验证固态电池的性能；另一方面，与液体电池相比，固态电池在一定条件下是否具有成本优势？这个优势是否足以引起汽车制造商的兴趣？在回答这个问题时，慧能首席执行官杨思远说:“在成本方面，我们的重点不是在电池端，而是在电池组端。”这源于固态电池的安全优势。在电芯层面，不会因为液体电池串联后电压升高导致电解液崩解。因此，固态电池可以相互串联和并联，而不受电解液允许的最大电压的限制，从而提高了单位电压和容量。这就是固态电池的多轴双极技术，比如慧能的MAB技术。电池单元内部串联和并联连接，可以形成大型复合电池单元。省去了外部串联所需的引线键合、金属手柄或金属棒，既降低了电阻值，又减少了发热问题的发生。此时可以简化保护系统、冷却系统和BMS系统，提高重量/体积分组效率。这是慧能固态电池的包能量密度能超过液态电池的主要原因。组效率提高，冷却系统简化，进一步影响成本，有助于固态电池被接受和认可。慧能计算后发现，固态电池在电芯层面的成本要高于液态电池。即使产能达到20GWh，固态电池依然是液态电池的1.1倍。在包级别，当产能达到20GWh，达到一定规模效应时，固态电池的成本是液态的98%。如果是类似固态电池的MAB技术，PACK的成本会更低，大约是竞争对手的70%。慧能CEO杨思远在接受采访时反复强调“规模资本”:“固态电池的投资确实太大了。如果没有达到一定规模，其优势不会很快呈现。”找到合适的合作伙伴，是慧能认为可以快速实现规模的方式。中国专注于电动汽车的发展，因此选择与天际线、蔚来和央企汽车厂联合开发一款使用MAB固态电池的原型车。“2021年桃园1-2GWh生产线建成投产后，我们将于2022年开始销售电动车用固态电池。大概到2023年，道路上会出现使用固态电池的车辆。”固态电池在电动汽车上的应用需要经过长期的测试，但其应用领域并不仅限于此，还可以涵盖头盔、智能设备、电动摩托车、储能系统等可穿戴产品。“日本、东南亚等地的摩托车比较普遍，我们对固态电池在电动摩托车、电动滑板车上的应用很感兴趣。”多用途的开发也是为了固态电池的大规模产业化。在杨思远看来，“规模资本”是固态电池大规模产业化的“最大壁垒”。因此，他希望在固态电池发展初期，能得到国家补贴或配套设施。这应该也代表了其他固态电池厂商的心声。10月16日-17日，NE时代将在上海举办“2019中日韩下一代电池技术大会”。届时，慧能CEO杨思远、陶青总经理李政博士、卫兰固态电池部负责人李久明等都将发表演讲，分享固态电池的最新技术进展。在此，NE时代诚邀业界朋友共同探讨和参与，共同开发动力电池的无限可能。

标签：丰田东南发现蔚来

汽车资讯热门资讯