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       近日，天齊鋰業、贛鋒鋰業接連發力固態電池的舉動，引發行業密切關注。這兩家電池材料供應商向下延伸業務，打破了產業鏈上下游企業多年來天然形成的界限——上游企業專注材料供應，電池企業積極研發電池配方。

 

       據記者了解，天齊鋰業、贛鋒鋰業并不是簡單走發展鋰電池的老路，而是從固態、半固態電池切入。那么，它們入局會否帶來動力電池行業洗牌？

 

鋰電池關鍵材料接近極限

 

       正極、負極、電解液是鋰電池的關鍵材料，經過多年技術開發，其潛力被深度挖掘，都接近材料性能的極限值。

 

       中南大學冶金學院教授張永柱告訴《中國汽車報》記者，鋰電池電解液的發展趨勢是液態到凝膠，然后是半固態和準固態，最后到全固態。據介紹，現有的鋰電池電解液約占電池質量的25％，凝膠時將降到約10％，半固態再降到約5％，準固態時電解液的量會非常少，大約只占電池總質量的1％，全固態電池沒有液態電解質，固態電解質將發揮重要作用。

 

       磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池正極材料的極限值，顯示出較大的不同。幾年前，不少行業專家表示，磷酸鐵鋰電池的能量密度“天花板”約為180Wh/kg。后來，這個數值被突破了，但這并不是研究人員的結論出現差錯。據悉，能量密度不僅和正極材料相關，也與負極材料有密切聯系。早些年，鋰電池的負極普遍采用石墨，現在加入了硅，借助硅碳負極，磷酸鐵鋰電池的能量密度才有了進一步的提升。三元鋰電池的能量密度高于磷酸鐵鋰電池，但材料的潛能也被挖掘得接近極限值了。

 

       張永柱介紹說，液態鋰電池的能量密度約為250～300Wh/kg，凝膠態可以做到350Wh/kg，準固態能達到400Wh/kg，全固態相比液態鋰電池的能量密度有了大幅度提升，可以達到500Wh/kg。

 

       動力電池之所以一直被稱為鋰電池，是因為無論磷酸鐵鋰電池，還是三元鋰電池都含有鋰金屬。不過，對于現有的鋰電池及半固態、固態電池而言，鋰金屬在其中發揮的作用并不一樣。張永柱表示，在現有的動力電池中，鋰主要被應用于正極材料和電解液中；在凝膠和半固態電池中，鋰在負極材料的預鋰化等技術中得到更多的應用；在準固態和全固態電池中，金屬鋰負極將得到應用，進一步增加其應用場景。

 

長續駛背后的市場驅動力

 

       資料顯示，全球電動汽車銷量領先的特斯拉、比亞迪、五菱宏光MINIEV都有各自顯著的產品特點。特斯拉不斷強調自動駕駛的高科技性，也側重宣傳續駛里程的不斷提升。比亞迪在自動駕駛市場化方面稍遜一籌，但在市場營銷中也不斷強調車輛續駛里程的提升，從最初的300公里，逐漸增加到如今的600公里，幾乎翻了一倍。五菱宏光MINIEV則突出強調性價比，一般的電動汽車企業很難在這方面實現超越。

 

       特斯拉和比亞迪的技術策略起到了明顯的市場效果。數據顯示，多年來，兩家企業的電動汽車銷量穩居排行榜前列。特斯拉和比亞迪的成功，引得其他企業競相效仿。小鵬汽車G3推出了400公里標準續航版和520公里長續航版；蔚來EC6的續駛里程達430～615公里；即便是理想ONE也突出宣傳續駛里程超過1000公里。

 

       為贏得市場競爭優勢，車企都追求長續駛里程吸引消費者。然而，電池技術并沒有取得重大突破。在這種情況下，它們普遍采用兩種方法增加車輛續駛里程，一是優化電池包物理結構；二是多“堆”電池。CTB、CTP技術，滑板底盤等應運而生，這些新的物理結構也為“堆”電池創造了條件。

 

       一位業內人士告訴記者，小鵬、蔚來、吉利等汽車企業用“堆”電池的方法追求車輛的長續駛，但與比亞迪相比存在明顯弱勢。原因在于，比亞迪有自己的電池工廠，而大多數車企依賴外部供應商，“堆”電池意味著整車成本將大幅增加。近年來，動力電池原材料價格大幅上漲，汽車企業“堆”電池的成本也隨之增加，用這種辦法追求長續駛從而吸引消費者，將越來越難以為繼。在不利的市場競爭形勢下，部分汽車企業選擇突破困境，嘗試凝膠、半固態電池。

 

離行業洗牌還有多遠

 

       固態電池概念很多年前就已出現，但一直沒有在電動汽車上實現量產。真鋰研究首席執行官墨柯在接受記者采訪時表示，小型固態電池已有批量生產，主要用在一些電子產品上，這種固態電池的容量比較低，還不能大規模用于動力電池。

 

       墨柯還告訴記者，固態電池的界面導電率是一個大難題，為突破這一瓶頸，有些電池企業選擇用凝膠填充，增加接觸面，從而增加導電率。

 

       中科院物理所研究員李泓指出，混合固液電池包括半固液電解質電池、準固態電解質電池、固態電解質電池三種，實現的方式有所不同，一是電極顆粒表面包覆了薄層固態電解質；二是隔膜和電極孔隙中添加固態電解質粉體或聚合物電解質；三是濕法制極片過程中液體電解質轉換為固體電解質；四是電芯注入電解液后液態電解質通過化學方法轉化為固體電解質；五是液體電解質通過電化學反應在電芯內原位轉化為固態電解質。

 

       國內哪些企業在固態、半固態電池上比較領先？李泓告訴記者，贛鋒鋰業、孚能科技、衛藍新能源等都瞄準了半固態電池賽道，并且取得了不錯的成果。

 

       據介紹，贛鋒鋰業已建成0.3GWh混合固液鋰離子電池生產線，并具備批量化生產能力，首批贛鋒混合固液鋰離子電池已試裝在東風E70電動汽車上。4月新增年產7000噸金屬鋰項目，并且投資22億元建設高比能固態電池超薄鋰負極材料項目。贛鋒鋰業還在加緊第二代固態鋰電池的研發，第二代電池將基于高鎳三元正極、含鋰負極，能量密度超過350Wh/kg，循環壽命接近4000次。

 

       李泓也是衛藍新能源的首席科學家，對于該公司的半固態電池的研發進展，他沒有回復記者的提問。記者從其他渠道了解到，衛藍新能源的半固態電池將配裝蔚來ET7，能量密度為360Wh/kg、循環壽命1000次，已通過車企及國標安全性測試，今年將實現2GWh產能。

 

       孚能科技的半固態電池能量密度為330Wh/kg，能夠實現2.2C快充，這款電池在2021年獲得美國汽車委員會的“優秀團隊獎”，并且樣品送給整車廠檢測獲得良好反饋。

 

        蜂巢能源的果凍電池采用凝膠電解質，與現有的大多數鋰電池用電解液有所不同。凝膠電解質具有高耐熱、自愈合的特點，通過了160℃熱箱測試、針刺測試“不起火、不冒煙”，2021年的第一代果凍電池能量密度為250～300Wh/kg，預計2023年達到300～350Wh/kg，2025年達到350～400Wh/kg。

 

        一位業內人士告訴記者，固態電池是電動汽車的發展方向，在技術難題還不能完全攻克的情況下，半固態電池將是一個不錯的過渡產品。不遠的將來，這個領域的領先企業將處于市場競爭的有利地位，屆時動力電池市場將會面臨一次新的洗牌。