动力电池新势力:太蓝新能源要做固态电池的普及者

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当行业走到瓶颈期时,可能需要新势力来促进突破。

文丨智驾网 黄华丹

“传统的液态电池,其实从行业来看,应该接近天花板了。”在偌大的会议室里,我和开启新一轮创业的马欣聊了很久。

目前新能源汽车的两大瓶颈依然无法得到有效解决,一是安全性,二是续航。在夏天的高温天气,或者当底盘遭到外力磕碰,动力电池的安全性仍然无法保证。而如何在不增加增程器,或不另外加一套混动系统的情况下增加续航,同样也还是行业的痛点。

“目前大家做的,就是对电池包做一些处理,比如散热,监测监控,在壳体上加一些手段防止它被外力刺穿。但实际上电芯本身的安全性和能量密度的突破还被卡着。”

要想在电芯层面实现实质性的突破,固态电池是行业普遍看好的方向。

这也正是马欣加入太蓝新能源最主要的原因。

01.

2023是半固态电池量产元年

简单而言,我们一般所说的固态电池,即是用固态电解质代替目前电池中所使用的液态电解质,不仅能大大提高电池安全性,同时也能有效提高续航,很大程度上解决新能源行业的两大难题。

而且,固态电池由于能量密度增加,且固态电解质所需空间比传统电池中的隔膜和电解液小,体积更加小巧。而电芯安全性的提高,也使得对整包要求的降低,不仅所占空间变小,对BMS等配置的要求也会降低。对车企来说,同时节约了成本。

当然,这是理想情况。

现状是,全固态电池还无法做到真正的量产装车。

“研发不是问题。据我了解,全世界第一块全固态电池早在上世纪90年代就有了,但是它的生产成本比液态电池高出非常多。”如果要做全固态电池,所有生产设备和工艺环节都和现在的液态电池不一样,相当于整条产线都需要重新来过。

马欣认为,要真正实现全固态电池的量产落地,至少还要很长时间。

目前,参与固态电池赛道的,除了太蓝,还包括清陶、卫蓝、辉能等初创企业,以及赣锋锂业、宁德时代、孚能科技、国轩高科等锂电池行业巨头。此前,丰田也曾宣布固态电池研发实现新的突破,预计2027年将实现量产落地。

但当前实际能做到落地的还是半固态电池。也就是说,仍然保留少量的液态电解质。虽然相比全固态电池性能有所逊色,但半固态电池在能量密度和安全性上都较传统液态电池有明显提升。目前太蓝的半固态电池电芯能量密度可做到320Wh/kg以上,而目前主流液态电池的电芯能量密度普遍在200Wh/kg左右。

赛力斯SERES 5、岚图追光均已宣布实现半固态电池落地。而蔚来宣布即将上车的150kWh电池包同样为来自卫蓝新能源的半固态电池。此外,包括高合、哪吒等多款车型也宣布将于今年搭载半固态电池。

因此,也有人将2023年称为半固态电池量产元年。

02.

太蓝:做固态电池的普及者

目前,太蓝新能源已经在重庆落地一条0.2GWh的半固态产线,并已投产。产能主要供给电动摩托车,预计今年四季度交付。而在四轮汽车上的大动力电池方面,目前正处于送样、测试阶段,真正实现落地,应该会在2024年下半年。

如果将电芯的六大性能列为六边形的六个极点,即能量密度、安全性、充电倍率、温度适应性、充电寿命与实际应用场景,马欣表示,太蓝想做的是一个相对正的六边形,一个没有明显凹陷的六边形。

“太蓝并不想做一款某个参数特别激进,但整体却有明显缺陷的产品,比如虽然能量密度达到500Wh/kg,但循环寿命却只有几十次。”太蓝的目标是在一个相对均衡的六边形基础上,逐渐扩大其面积。

光大证券预计,半固态电池的商业化转折点会在2024-2025年,而全固态电池实现商业化应用尚需5-10年。这与行业内的节奏预期相仿。

据马欣介绍,太蓝的半固态产线可以做到和液态电池产线达到80%的复用率,且成本和现有液态电池基本相当。

太蓝新能源创始人、董事长高翔博士曾历任美国、日本前沿实验室,通过人才引进计划回到国内,于2018年创办太蓝新能源。在海外取得固态电池领域一定的研究成果,见过顶尖技术是什么样子,高翔创办太蓝,是带着将顶尖技术普及到量产领域的希望。

而太蓝CEO李彦则是互联网出身,主要负责落地半固态锂电池产线建设及公司战略层面的工作,并与上游原材料供应商和下游客户方建立合作。

马欣表示,做固态电池的普及者,是太蓝的品牌定位。

对于初创企业来说,要进入动力电池行业,以传统的液态电池入局已然没有机会。而固态电池,作为普遍被看好的锂电池下一阶段技术,是更适合切入的赛道。马欣笑称,有业内人将太蓝称为动力电池行业的新势力。

目前,太蓝新能源已拿到数亿元Pre-B轮融资,投资人包括中金资本、正奇金融、君联资本等,本轮资金将用于公司新工厂的扩产建设、技术储备项目的持续开发、人才建设和产品上量等。此前的投资人还包括招商局创投、清研资本以及重庆两江资本等知名机构。

03.

固态电池优势明显,但仍需解决问题

那么,固态电池的原理是什么?其与液态电池相比的优势又是如何实现的?

液态电池容易自燃主要是其液态电解质与隔膜容易发生燃烧。一种情况是隔膜被刺破,正极材料与负极材料接触,发生短路,形成燃烧。隔膜刺破可能由外力引起,也可能是电池使用时间久后,电芯内产生锂枝晶,刺破隔膜。另外一种情况就是外界温度升高,正极材料过于活跃,发生热失控。这也是三元锂电池的一大风险,尤其是高镍电池。增加正极材料中的镍含量可提高能量密度,但同时也造成了正极材料活性过高,导致容易发生自燃。

而固态电池的目标,就是取消隔膜和液态电解质。

目前,固态电池电解质材料主要有三种路线,分别是聚合物、氧化物和硫化物。三种产品各有优缺点,不同企业选择的也是不同的路径,但目前尚没有一家能够完全实现技术与量产成本的均衡。

聚合物的优势是,其电导率和液态电解质相仿。但缺点也同样明显,机械强度不足,依然存在锂枝晶刺穿的问题。也就是说,聚合物固态电池的内部导电问题依然存在,安全性无法得到有效保障。目前,欧美企业主要采用聚合物路线。

硫化物电导率高,接近液态电解质,且界面较为稳定,兼具强度和加工性能、界面相容性也高。但硫的空气稳定性差,当其暴露于空气中,容易与空气中的水、氧气反应产生硫化氢有毒气体。因此,硫化物电解质的合成、储存、运输和后处理过程需要严重依赖惰性气体或干燥室。导致制备工艺极其复杂,成本高昂。此外,硫化物电解质自身成本同样昂贵。目前主要是日韩企业采用硫化物路线。

中国企业更多的是采用氧化物路线。其优势是密度大,机械强度高,不容易发生刺破,因而可有效提高安全性。但也正是其高密度,导致内部阻抗过大,造成导电率不佳。

“它的内部阻抗很大,甚至会影响到内部充电和放电的实际性能,还不如液态的产品。”

太蓝新能源采用的也是氧化物路线。马欣表示,太蓝之所以能吸引投资人的关注,正是因为极大程度上解决了氧化物阻抗高的问题。

目前,半固态电池是将固态电解质直接涂覆在正负极材料上。固态电解质与正负极材料固-固结合时会产生很多孔隙,太蓝的一项专利技术就是将一层柔性层材料填充在正负极材料和固态电解质之间,填上了内部孔隙,提高导电性能。

由于正负极之间除了隔膜还增加了固态电解质,其稳定性大大增加,可有效降低电芯发生自燃的风险。而由于安全性提高,固态电池也可以使用更激进的正负极材料,如高镍正极材料和金属锂负极材料,而不必担心其活性增加会引发自燃,从而进一步提高动力电池的续航能力。

不过,马欣表示,目前太蓝采用的仍然是相对成熟的正负极材料。

在产能方面,目前太蓝重庆一期0.2GWh产能已经投产,重庆二期和淮南一期共5GWh产能在建,淮南二期有7GWh的产能储备,整体共有12.2GWh产能规划。目前在建的5GWh主要为车用动力储备,均面向大动力方向。

而在应用方面,太蓝规划的领域除了动力电池,还包括3C、储能、智能机器人以及无人机等场景。

从半固态发展到全固态,对产线和供应链又将是一次新的挑战。目前,太蓝已完成实验室内研究开发。长期来看,太蓝也计划将全固态电池产能做到GWh级别以上。

伴随着新能源热潮,动力电池市场的发展可以说是风起云涌。而固态电池,则如这股浪潮中的新势力。虽仍存在诸多不确定性,但它代表着的是行业前进的方向。

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