蔚来固态电池迷雾 续航1000公里 真大招还是科幻

作者:365手机版发布日期:2021-02-15 17:16

  原标题:蔚来固态电池迷雾,续航1000公里,真大招还是科幻片?产业链一手调查来了

  “目前使用NCM811正极材料的固态电池,质量能量密度(其实)是下降的,除非使用更高克容(克容量,正极材料的一个标准)的正极材料。”曾参与固态电池汽车研发的业内人士萧瀚(化名)向《每日经济新闻》记者说道。

  近日,蔚来汽车表示,将于2022年第四季度推出使用150度的固态电池汽车,实现360Wh/kg超高能量密度,续航里程超过1000公里。

  萧瀚认为,半固态电池(或称之为混合固态电池,业内各自存在不同表述)存在三大量产挑战:一是能量密度低;二是成本高;三是工艺难度高。如果说150度电池包2022年量产,那么现在就应该有比较可靠的电池demo(小样)出来,且可以装车使用。再经过一个冬天的测试,使得电芯在2021年底具备准量产状态。之后,汽车厂商再拿电池包做一个冬试、一个夏试,才能在2022年四季度装车。

  在他看来,目前没有国内厂家能够拿出360Wh/kg能量密度的方案。因此,2024年、2025年才是半固态电池较为稳妥的量产时间点。

  推出150度电池包后,谁是其半固态电池产品的供应商成了各界关注的焦点。宁德时代、清陶能源、台湾辉能、北京卫蓝等公司纷纷被列入可能的供应商名单。

  从技术路线看,走的是硫化物电解质路线,研发全固态电池。根据前瞻产业研究院报告,目前全固态电池还在开发中,预计2030年后产品才能实现商品化。

  而清陶能源、台湾辉能、北京卫蓝走的均是氧化物电解质路线。能量密度方面,根据天风证券研报,清陶能源、台湾辉能的固态电池能量密度分别为400Wh/kg、182Wh/kg,宁德时代的硫化物电池理论可达400Wh/kg。

  从技术路线看,宁德时代走的是硫化物电解质路线,研发全固态电池。根据前瞻产业研究院报告,目前宁德时代全固态电池还在开发中,预计2030年后产品才能实现商品化。

  而清陶能源、台湾辉能、北京卫蓝走的均是氧化物电解质路线。能量密度方面,根据研报,清陶能源、台湾辉能的固态电池能量密度分别为400Wh/kg、182Wh/kg,宁德时代的硫化物电池理论可达400Wh/kg。

  从能量密度上看,台湾辉能182Wh/kg与蔚来150度电池包的360Wh/kg相去甚远,且预计台湾辉能2025年能达到的能量密度也仅为335Wh/kg。但事实上,台湾辉能此前一度被认为是最有可能的供应商,2019年8月22日,蔚来就曾与台湾辉能签约,双方以打造采用辉能MAB固态电池包的样车为短期目标。

  目前,动力电池提升能量密度主要有两条技术路线:一是提高单体电芯能量密度,比如正极材料从磷酸铁锂到三元,三元电池正极材料从NCM523、NCM622到NCM811的技术演进;二是提升整包能量密度,比如宁德时代CTP、比亚迪刀片电池等。

  台湾辉能MAB固态电池包与宁德时代CTP、刀片电池类似,并非提升单体电芯能量密度,而是为了提升整包能量密度。

  另一家可能的供应商是北京卫蓝。该公司一位工作人员向记者提供了一份2019年9月的《公司现状与产品介绍》报告。报告显示,北京卫蓝三大产品的单体能量密度分别251.7Wh/kg、257.3Wh/kg和259.1Wh/kg。

  若参照该标准,北京卫蓝的产品难以达到360Wh/kg的标准,无法向蔚来提供150度电池包产品。不过,上述工作人员也向记者表示:“现在量产的能量密度会比这个(2019年)要高。”而对于公司是否向蔚来供货,该工作人员则表示并不清楚。

  启信宝数据显示,天齐锂业通过其全资子公司成都有限公司间接持股北京卫蓝,持股比例为5%。

  清陶能源总经理李峥曾在2020年10月的演讲中表示:“在2020年这个节点上,实际上我们已经装车的能量密度大概在300Wh/kg左右,明年我们和一些主机厂有装车计划的产品目标放在了350Wh/kg,现在已经开始做A样的阶段。”

  在能量密度上,清陶能源与蔚来150度电池包的360Wh/kg较为接近。但据上述北京卫蓝报告显示,电芯开发从A样、B样、C样再到SOP(小批量生产阶段),一般至少需要3年,整车验证一般需要至少15个月。假设2019年A样测试完成,最快2022年能实现量产,2023年实现装车。

  照此计算,假设清陶能源2020年完成A样,那最快2024年实现装车。从时间维度看,清陶能源也难以达到蔚来2022年四季度装车的目标。

  据悉,2018年11月,清陶能源国内首条固态锂电池产线亿元,已经量产出第一批固态电池产品,目前可日产1万颗电芯,产品主要应用于特种电源、高端数码等领域。1月13日,《每日经济新闻》记者就清陶能源是否为蔚来固态电池供应商等问题致电公司,不过公司工作人员表示不接受采访。

  ,只见公司大门处摆放着一块小黑板,列举了招聘普工、实验员等岗位的要求。其中普工要求初中及以上学历;实验员、品检员要求中专以上学历。

  两栋楼,西侧一栋已经投入使用,东侧一栋仍在施工过程中。工作人员介绍称:“整个集团有四五百人,昆山这边有两百多人,包括研发人员和工人。目前研发、生产都集中在这栋楼二楼。”对于哪家汽车厂商使用了清陶能源的电池产品,该工作人员表示这属于保密信息。据了解,清陶能源曾于2020年6月与

  汽车(品牌为哪吒汽车)达成合作,双方将共同推进固态电池的研发与应用。二楼办公区域坐满了人,记者随后来到的区域却空荡荡的。

  后据另一位工作人员透露,生产区域在二楼的围墙后面,工人们都在围墙后面生产。对于生产区域面积,该工作人员并未详细告知。最后,记者在与面试人员简单交流后,

  。启信宝数据显示,嘉兴颀骏一号股权投资合伙企业(有限合伙)持有清陶能源3.20%的股权。该公司背后正是上汽集团。

  半固态电池,便是液态锂电池与固态电池之间的过渡性产品。对于蔚来汽车发布续航超过1000公里的固态电池,国联汽车动力电池研究院董事长熊柏青表示:“全固态电池距

  化还很远,现在甚至做个演示都还很困难。十年内完全攻克全固态难度挺大,反正至少这5年没戏了。”事实上,

  蔚来董事长、创始人李斌也强调目前采用的并非全固态,还是带有液体,全固态电池的量产还是很远的事情。目前新能源车广泛使用的动力锂电池,是由正极材料、负极材料、电解液和隔膜四大部分组成。全固态电池,则使用固态电解质,去除了电解液和隔膜。

  研报显示,隔膜只能耐140~160度温度,容易发生热失控,电解液是聚合物液体,是易燃高分子。因此,(全)固态电池能够提升电池的安全性。而缺点在于离子电导率低,导致内阻大,循环性能、倍率性能差。半固态电池则是在保留电解液、隔膜的基础上,添加固态电解质,理论上可以提升电池的热稳定性和安全性。与液态电池相比,半固态电池的电解液用量逐步减少,并根据不同体系,有的用基膜,有的不用。

  针刺测试,是对动力电池安全性最严苛的测试方式,用直径5~8mm的钢针将电池刺穿造成内部短路,并让钢针在电池内停留一个小时,不起火、不爆炸才算合格。目前,磷酸铁锂电池可以通过针刺测试。

  理论上,行业内普遍认为液态电池的天花板在350Wh/Kg左右,固态电池由于去除了电解液、隔膜,可以做到更高,预期能做到500Wh/Kg。

  但是萧瀚却表示:“(半固态电池)由于使用固态电解质,相对液态电解质能量密度肯定是下降的。比如说同样用NCM622、NCM811的电池,(半固态电池)能量密度肯定要比240Wh/Kg、260Wh/Kg的体系要下降一个等级。可能半固态电池NCM811的能量密度只能等同于液态电池NCM523的能量密度。”

  萧瀚同时也强调,能量密度下降是基于当下使用的材料。“半固态电池具备300Wh/Kg以上能量密度的能力,但是需要使用更高容量的正极材料。目前的正极材料,是配合液态电解液使用的,也需要考虑到电池的安全性,但不利于固态电解质的发挥。固态电池解决了安全问题,因此可以使用超过300Wh/kg的电池体系(的材料)。”

  “具备这样的能力,也不代表马上就能实现,因为有很多技术需要攻克。”萧瀚补充道。

  无独有偶,北京卫蓝总经理俞会根也曾在2018年6月的演讲中表示:“单纯地把电解液替换成电解质,固态电池的能量密度一定是降低的。液态电池如果做到300Wh/kg、297Wh/kg,用LLZO是186Wh/kg,用LAGP是216Wh/kg,最高的是用聚合物,可以做到301Wh/kg。”

  而LLZO、LAGP均为氧化物固态电解质。国内主流固态电池厂家中,宁德时代走的是硫化物固态电解质路线,而清陶能源、北京卫蓝以及台湾辉能走的是氧化物固态电解质路线。

  因此,对于提升固态电池能量密度,俞会根认为:“负极一定要改,而正极材料如果还用现在的材料,(配合)固态电解质是没有优势的,所以要往高电压走,这是固态电池大概的方向。”

  值得注意的是,对于现有材料体系下,半固态电池能量密度下降问题,业界似乎不愿提及。《每日经济新闻》记者就该问题向锂电行业人士多方求证,均未得到明确回复。

  根据蔚来公布的信息,其半固态电池主要使用了原位固化、高性能硅碳负极和纳米级包覆以及超高镍正极等多项核心技术。

  认为,蔚来150度电池包核心创新点在于固液电解质技术(原位固化)。蔚来对于该项技术的解释是:“在电解质和正负极材料之间建立了安全稳固的界面,为提升50%能量密度提供安全保障。”由此可见,原位固化技术主要是提升电池安全性。因此,

  兴业证券认为该电池包提升能量密度主要依靠高镍正极、硅碳负极和预锂化。不过,这三项技术并非创新型技术,并且也可以使用在液态电池中,并非半固态电池、固态电池独有。

  在2020年4月的研报中就表示:“超高镍三元材料+硅碳负极将成为锂电池未来发展主流方向。”其中,超高镍三元材料主要有NCM811、NCM(83:8:9)、NCM(92:3:5))、NCA(87:9.5:3.5)以及NCA(91:4:5)。正极材料方面,超高镍三元材料是主流液态电池厂商的研究方向。负极材料方面,1月13日,智己汽车在发布会上宣布,新车搭载上汽与宁德时代共同开发的电池,首次采用“掺硅补锂电芯”技术,单体能量密度达300Wh/kg。所谓的“掺硅补锂电芯”,便是使用硅碳负极以及预锂化。另外,

  也在1月8日的科技大会上推出单体能量密度达到210Wh/kg的磷酸铁锂电池,该电池同样使用了硅碳负极、预锂化技术。简而言之,除了原位固化技术,其余三项技术都是液态电池厂商正在研究与推广的技术。

  寒冷的天气会影响到锂离子的活性,从而导致电动汽车续航里程下降。平时标注600公里的续航,冬天实际跑下来需要打六折。如何提升续航里程,成为新能源车、锂电行业的关注点。

  蔚来的“一声惊雷”,掀起了新能源汽车续航里程新一轮的“军备竞赛”。1000公里续航,成了一个标志性的符号。

  谁是蔚来的固态电池供应商,成了外界关注的焦点。目前来看,宁德时代、清陶能源、台湾辉能、北京卫蓝最有可能。但记者通过采访及查阅资料发现,宁德时代走的是硫化物电解质路线,研发全固态电池,与蔚来半固态电池并不吻合。而台湾辉能、北京卫蓝在能量密度上与360Wh/kg有所差距;清陶能源目前才推出A样,时间点或赶不上。

  蔚来的这声“惊雷”,令更多的人关注到固态电池行业的发展。但固态电池的发展,仍有很多技术关口需要攻克;很多高克容(正极材料的一个标准)的材料需要研究;很多工艺、设备需要研发。因此,希望蔚来150度电池包能促进固态电池行业的发展。


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