觀察 ▏蔚來360Wh/kg固態(tài)電池發(fā)布
1月9日，蔚來汽車在國內(nèi)率先發(fā)布了一款單體能量密度達360Wh/kg的150kWh固態(tài)電池包產(chǎn)品。固態(tài)電池被認為是下一代動力電池技術(shù)研發(fā)的主流方向，包括中國、日韓、歐美等國的車企、電池企業(yè)近些年都在致力這一技術(shù)的研發(fā)及量產(chǎn)。不過，目前業(yè)界較為統(tǒng)一的共識是，成熟的固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化量產(chǎn)預(yù)計要到2025年之后，甚至到2030年。
蔚來150kWh電池包，采用固態(tài)電池技術(shù)，單體能量密度360Wh/kg
因而，蔚來宣布到2022年Q4即可裝車，無疑在業(yè)內(nèi)引起軒然大波。受此影響，今天A股電解液、隔膜等頭部企業(yè)如新宙邦、天賜材料、恩捷股份、璞泰來、星源材質(zhì)等悉數(shù)大跌。
根據(jù)蔚來的介紹，其固態(tài)電池從固液電解質(zhì)、負極、正極材料到制造工藝等進行了全面創(chuàng)新，突破了原位固化、高性能硅碳負極和納米級包覆超高鎳正極等多項核心技術(shù)，實現(xiàn)了360Wh/kg的超高能量密度。簡言之，蔚來發(fā)布的固態(tài)電池包含三大技術(shù)創(chuàng)新：原位固化固液電解質(zhì)、無機預(yù)鋰化硅碳負極以及納米級包覆超高鎳正極。
屆時，搭載150kWh電池包，蔚來全系車型NEDC續(xù)航將大幅提升，如2018款ES8續(xù)航730km+，全新ES8續(xù)航850km+，ES6和EC6續(xù)航900km+，ET7 續(xù)航1000km+。
目前來看，蔚來的150kWh固態(tài)電池，仍然是一款“期貨產(chǎn)品”。蔚來表示，該產(chǎn)品將于2022年第四季度上市，并且是選配產(chǎn)品。從現(xiàn)在到2022年Q4仍有差不多兩年的時間，這也留足了時間可以進一步完善該產(chǎn)品，包括供應(yīng)鏈。另外，搭載該電池包的車型，售價也要高于其它電池包車型，推測應(yīng)該是成本仍然偏高，主要可能涉及材料、結(jié)構(gòu)形態(tài)、工序制造等的調(diào)整和改進。
針對此次發(fā)布的固態(tài)電池，蔚來汽車CEO李斌在接受媒體采訪時強調(diào)，目前蔚來的150kWh固態(tài)電池，并非全固態(tài)電池，還是帶有液體（電解質(zhì)），“全固態(tài)電池的量產(chǎn)還是很遠的事情，原因是目前固態(tài)電池的市場需求很低”。此外，他還透露，固態(tài)電池小試已經(jīng)達到了技術(shù)要求。
事實上，在業(yè)內(nèi)看來，固態(tài)電池的研發(fā)及商業(yè)化進程也會分為幾步走。首先是半固態(tài)，會有液態(tài)電解質(zhì)，然后是全固態(tài)，不再有液態(tài)電解質(zhì)。另外全固態(tài)電池也會持續(xù)技術(shù)迭代，直到多項指標均成熟。蔚來此次發(fā)布的算半固態(tài)電池能量密度上已經(jīng)提至360Wh/kg，與現(xiàn)有主流液態(tài)三元電池（245Wh/kg）相比，可以看出已經(jīng)有明顯進步，在解決續(xù)航焦慮方面已經(jīng)是質(zhì)的飛躍。
發(fā)布會上，蔚來汽車并未透露該電池會采用哪種封裝形式。不過，小編猜測應(yīng)該是采用的軟包封裝結(jié)構(gòu)。此前國內(nèi)已經(jīng)有電池企業(yè)基于軟包結(jié)構(gòu)，探討過半固態(tài)、全固態(tài)電池的研發(fā)思路，且與蔚來此次發(fā)布會介紹的內(nèi)容有諸多相似之處。
在2020年10月舉辦的CBIS2020峰會上，天勁股份研究院院長王強曾分享了天勁股份基于軟包技術(shù)在固態(tài)電池技術(shù)研發(fā)上的思路和成果。
圖為天勁股份研究院院長王強在CBIS2020峰會上關(guān)于固態(tài)電池研發(fā)思路分享
從王強的介紹可以看出，天勁股份在軟包電池的思路上，電解質(zhì)正是采用的原位聚合，精準固化的思路，而正極同樣采用高鎳，負極選用硅氧。
在王強看來，在生產(chǎn)制造工藝上，這種固液電解質(zhì)電池整個產(chǎn)線與目前現(xiàn)有的軟包工藝調(diào)整幅度都非常小，可行性也非常高。
蔚來與天勁股份在固態(tài)電池研發(fā)思路上的一致，或許表明目前業(yè)界在固態(tài)電池當(dāng)前最有可行性的技術(shù)路線上已經(jīng)形成一種共識。
另外，在同樣前提下，軟包電池單體能量密度要比方形、圓柱都高，結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)研發(fā)思路，也有多位業(yè)內(nèi)人士猜測，蔚來此次推出的150kWh固態(tài)電池應(yīng)該采用的是軟包電池。
另外，我們從360Wh/kg這個能量密度來看，材料提升功不可沒。
在這次發(fā)布會上，蔚來透露了實現(xiàn)固態(tài)電池的三大核心技術(shù)。其中，原位固化固液電解質(zhì)應(yīng)該是實現(xiàn)固態(tài)電池的技術(shù)，而提升能量密度則要依仗后面兩種：無機預(yù)鋰化硅碳負極和納米級包覆超高鎳正極。
“硅碳負極”顧名思義是指由碳硅混合物組成的負極，目前業(yè)界已經(jīng)有一些企業(yè)推出的鋰電池已采用硅碳負極，但從市場格局來看，當(dāng)前負極材料仍主要以石墨負極為主導(dǎo)。目前石墨碳類負極材料容量已做到360mAh/g，已經(jīng)接近372mAh/g的理論克容量，再想提升其空間已很難實現(xiàn)；理論克容量高達4200mAh/g以上的硅基負極材料已成為業(yè)內(nèi)攻關(guān)方向。
據(jù)悉，蔚來360Wh/kg固態(tài)電池的無機預(yù)鋰化硅碳負極”是指負極采用硅碳混合材料的同時，使用預(yù)鋰化技術(shù)，解決其在充放電過程中體積膨脹率較大、循環(huán)壽命不夠、首充效率低（65%-85%）等缺點。
實際上，在蔚來發(fā)布會的前一天，1月8日，國軒高科發(fā)布的單體能量密度達到210Wh/kg的磷酸鐵鋰電池，負極也是采用了高克容量的硅負極材料。除了國軒高科，國內(nèi)外也有一些企業(yè)已經(jīng)推出了使用硅碳負極材料的產(chǎn)品。這也表明，目前在主流的液態(tài)電池中，這一技術(shù)已經(jīng)成為業(yè)界主要研發(fā)方向。
再來說說提升能量密度的高鎳材料。事實上，2020年下半年以來，超高鎳材料頻頻出現(xiàn)，超高鎳已成為提及頻率最高的鋰電池關(guān)鍵詞之一，一般認為至少是三元811系、甚至是9系電池。包括松下、LG化學(xué)、SKI、三星SDI已在超高鎳研發(fā)上投入巨大，且規(guī)劃了超高鎳電池的量產(chǎn)時間，同時特斯拉也在超高鎳的追求上鍥而不舍。
松下、LG化學(xué)、SKI等企業(yè)在超高鎳的技術(shù)路線上，仍然是基于目前的液態(tài)電池進行研發(fā)甚至量產(chǎn)。
此次，蔚來基于半固態(tài)電池，將超高鎳正極材料表面包覆層做至納米級薄度，改善正極材料與固液電解質(zhì)界面的嘗試應(yīng)該也是一個比較值得關(guān)注的方向，且在安全性上有了不錯的提升。
超高鎳正極、硅碳負極在提升能量密度方面效果顯著，但仍然存在一些問題需要攻克，目前也是業(yè)界集中攻關(guān)的方向。事實上，在小編看來，無論是液態(tài)、還是半固態(tài)、固態(tài)電池，超高鎳、硅碳負極都將有機會應(yīng)用，這些需要根據(jù)各家企業(yè)的技術(shù)研發(fā)能力而定。蔚來此次基于半固態(tài)電池，率先將兩種材料結(jié)合到一起，并有望在2022年量產(chǎn)，應(yīng)該算是業(yè)界在這一技術(shù)上創(chuàng)新的一個成果。
當(dāng)然，在發(fā)布會上蔚來并未透露電池供應(yīng)商來自哪一家？此前網(wǎng)傳可能來自國內(nèi)固態(tài)電池生產(chǎn)企業(yè)寧德時代、清陶能源、輝能科技及衛(wèi)藍新能源中的一家或幾家。不過，隨后有些消息已經(jīng)被證偽，暫時蔚來依然守口如瓶，這一點還需要時間來證明。
2022年Q4交付150kWh固態(tài)電池，這期間還有差不多兩年多的時間，而在此之前，蔚來仍將主推與寧德時代合作的100kWh電池包。包括屆時交付150kWh電池包，囿于成本、產(chǎn)量等原因，預(yù)計100kWh電池包仍然是主流產(chǎn)品。這或許也意味著，固態(tài)電池的道路仍然有一段較長的路要走。不過，既然時間表已經(jīng)確定，也表明業(yè)界在探索固態(tài)電池的道路上更近了一步，蔚來向外界透露、釋放的技術(shù)方向也同樣值得期待。
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