
自今年1月蔚來汽車釋出首款150kWh固态電池,并稱搭載該電池的蔚來ET7轎車續航将超過1000公裡的消息釋出後,固态電池的關注度就直線上升。臨近年關,這一被視為下一代動力電池發展方向的技術,又狠狠刷了一波存在感,相關布局企業不但頻獲資本青睐,同時其量産之路也有實質性的進展。
多家固态電池企業再獲融資
據不完全統計,全球範圍内緻力于固态電池技術研發與應用的車企與動力電池企業有40多家,其中不少具備實力的企業都備受資本追捧。近期,國内的輝能科技、衛藍新能源;國外的Factorial Energy等均被曝出再次收獲了大量的融資。
10月29日,輝能科技宣布完成新一輪融資,融資金額為3.26億美元(約合20.85億元人民币),投資方包括春華資本、丹豐資本和軟銀中國。天眼查顯示,這已是輝能科技獲得的第5輪融資。
輝能科技表示,此次融資将主要用于輝能固态锂電池量産建設及全球擴産規劃,旨在促成公司在2023-2025年間于亞洲、歐洲及美國的擴廠建設,以滿足主流車廠對優質動力電池當地制造和當地供給的需求,進而加速為其新能源汽車戰略合作夥伴提供固态電池解決方案。
據了解,輝能科技成立于2006年,2013年以來相繼推出了三款固态锂電池,并在消費電子領域實作商業化量産。近年來,輝能開始加速在新能源車汽車領域的重點布局。
2019年,輝能科技與蔚來汽車、愛馳等新勢力車企簽署了戰略合作協定。2020年,輝能科技又與一汽簽了架構協定。據輝能科技創始人兼CEO楊思枏曾透露,除了一汽之外,還有多家國字頭車企和合資企業與公司簽訂了架構協定。“雖然是示範性,但這些車會真實投入到市場當中,每家車企的規模大概在3000-5000台。”
11月26日,小米集團、華為等戰略機構将投資衛藍新能源的消息被放出。據消息人士透露,華為、小米集團和順為資本在今年8月已經簽字決定投資衛藍新能源,該項目估值50億人民币,衛藍新能源獲得投資額約5億元。
作為中國科學院實體研究所清潔能源實驗室固态電池技術的唯一産業化平台,衛藍新能源是國内最早一批實作固态電池批量生産的企業。去年8月,衛藍新能源在江蘇溧陽的固态電池産業示範基地,就已經建成了2億瓦時的混合固液固态動力電池示範生産線。其産出的固态電池産品能量密度可達到270Wh/kg,已在工業類無人機、特種領域已經率先實作了規模化應用。
國外方面,日前有外媒報道,戴姆勒和Stellantis相繼表示将對固态電池制造商Factorial Energy進行戰略投資,目前Factorial Energy正尋求将其電池技術商業化。而在此前的一個月,現代和起亞也與Factorial Energy簽訂了合作協定,共同開發和測試電動車的電池技術。
據報道,Factorial的固态技術已經取得了突破性的進展,解決了阻礙消費者大規模采用電動汽車的關鍵難題:續航裡程和安全性,第一批電池原型可能最早将于明年進行測試。與Factorial Energy達成戰略合作後,奔馳官方稱:“最早在明年進行測試原型電池,五年内将固态電池技術內建到汽車上。”而Stellantis計劃在2026年推出首款固态電池技術電動車。
除了上述企業外,清陶能源、贛鋒锂電、SolidPower、Quantum Scape、24M等國内外固态電池企業此前均收獲了大筆融資。資本的嗅覺向來是最靈敏的,固态電池企業之是以備受青睐,必有其過人之處。
一直以來,提高能量密度與保障安全性是動力電池技術發展的核心所在。然而對于當下車用動力電池主流産品的液态锂離子電池而言,高能量密度和高安全性就像魚與熊掌,想要二者兼得,幾乎不可能。
按照我國《節能與新能源汽車技術路線圖》提出的目标,到2025年純電動汽車動力電池的能量密度目标為400Wh/kg,2030年目标為500Wh/kg。但受制于現有體系架構和關鍵材料影響,液态锂離子電池能量密度普遍在240-260Wh/Kg之間,要突破300Wh/kg難度極大。不可否認,經過近十年的快速發展,液态锂離子電池在能量密度的提升方面有了一定的進展,但同時也隐藏着不少安全風險。
從電池熱失控的過程中來看,SEI的分解、電極正極與負極的互相作用,都是導緻熱失控關鍵的因素。是以,有分析之處,锂離子電池做不到本質安全,其電解液用得越多就越危險,想要改善這一局面就需要導入固态電解質。“固态電池的出現沖破了高能量密度和高安全性兼得的限制。”蓋世汽車研究院資深分析師說到。與液态锂離子電池相比,固态電池用固态電解質代替液态電解質和隔膜,具有不可燃、不腐蝕、不揮發、不漏液等優勢。同時用金屬锂做負極的固态電池比對高電壓正極材料,可以進一步提升能量密度。
半固态電池量産在即,全固态還需5-10年
與當下主流的液态锂離子動力電池技術相比,固态電池在安全性和能量密度上的優勢毋庸置疑,是以被認為是下一代動力電池的重要發展方向。不過,該技術想要實作産業化,還面臨着非常多的問題需要解決,如固态電解質的離子電導率較低、固固接觸界面的阻抗上升等。
考慮到固态電池大規模量産面臨的諸多現實困難,以及新能源汽車對高安全、高能量密度動力電池的迫切需求,作為折中方案,行業将固液混合電池作為固态電池發展的過渡方案。
顧名思義,固液混合電池是一種介于液态锂電池與全固态锂電池之間的電池形态,即半固态锂電池。其與全固态锂電池的差別在于,固液混合電池中含有一定量的液體電解質,而全固态锂電池隻含有固态電解質,不包含任何液體電解質。
在業界看來,在全固态锂電池技術尚未獲得突破的情況下,混合固液電池有望相容液态锂電池大部分材料、裝置和工藝,綜合平衡安全性、能量密度、功率密度、循環壽命、高低溫性等性能,可率先實作商業化。且近期車企的種種舉動以及電池供應商的規劃進展,都預示着半固态電池的量産程序已經提速。
在工信部近期公示的《道路機動車輛生産企業及産品公告》(第351批)中,蓋世汽車關注到,混合固液電解質锂電首度配套亮相。公告資訊顯示,東風汽車申報的一款純電動轎車的儲能裝置種類是“混合固液電解質锂離子電池”,生産企業為“江西贛鋒锂電科技有限公司”,系贛鋒锂業全資子公司。
從産品的申報圖和對應型号來看,該純電動轎車為東風風神E70。按照申報進度,該車型預計将在春節前傳遞,這就意味着半固态電池即将進入量産裝車階段。
據了解,今年7月,贛鋒锂業與東風公司技術中心簽約,計劃共同開展贛鋒固态電池的示範營運項目。12月10日,首批搭載贛鋒混合固液锂離子電池的東風E70就在江西新餘進行試車儀式,将在春節前在新餘當地投入試營運。
對于此次東風E70搭載的混合固液锂離子電池,贛鋒锂業相關負責人表示,公司實作了基于柔性固态隔膜的混合固液锂離子電池裝車,該電池在具有優良電化學性能基礎上,可以通過包括針刺、擠壓、過充、高溫熱箱等高于最嚴苛國标的濫用測試。該負責人還表示,該款混合固液锂離子電池成組效率高,模組采用鋁合金架構加上下高精度拼縫雷射焊接技術,減少備援結構設計,提升整體成組率至86%以上,領先于軟包模組行業平均水準。同時,公司正在進行第二代全固态電池的開發,能量密度超過360Wh/kg。
另文章開篇所提到的蔚來ET7定檔明年3月28日開啟傳遞,從目前的技術進展來看其此前宣傳的将搭載150kWh固态電池大機率也是固液混合形态,不過關于該電池供應商業界衆說紛纭。
首先想到的便是早在2019年與蔚來簽署合作協定的輝能科技。根據輝能科技規劃,其計劃在2022年實作EV固态電池量産,另在産能布局上,輝能科技規劃2021年完成1GWh的示範線,同時推進固态電池産業園區建設,2022年起通過2GWh的示範線提供幾家國營主機廠進行第一批固态電池量産車的投放,力争在2026年達到50GWh産能。
而近期獲得華為、小米等投資的衛藍新能源被指是“蔚來汽車固态電池供應商”,該司副總經理李永偉今年年中在接受媒體采訪時表示,衛藍新能源的混合固态電池即将批量裝車。且衛藍新能源正在建設一條2GWh的規模化固液混合固态動力電池生産線,主要生産350-360Wh/kg的新能源車用動力電池。
近期,國軒高科董事長李缜公開表示,公司半固态電池布局取得重要進展,并透露,公司為國内高端純電動汽車配套半固态電池實作了續航裡程超1000公裡,比其第一代車型提高了一倍。該消息公布後,行業猜測也有可能是蔚來ET7。那麼,ET7背後的神秘供應商到底是誰?相信随着新車的傳遞,很快便會水落石出。
另外,在固态電池領域布局已久的北汽藍谷12月13日在投資者互動平台上表示,公司目前完成了第二代固态電芯開發、電池系統台架測試驗證和整車(ARCFOXT)搭載驗證。同時,公司規劃中的第三代固态電池技術計劃比對極狐品牌新車型,開發一款高安全(不見火)、高能量密度(電芯能量密度360Wh/kg)的固态電池,目前處于車型項目立項過程中。
可以預計的是,随着搭載贛鋒锂電電池的東風E70車型今年年底投放市場試營運,以及蔚來ET7明年3月的正式傳遞,半固态電池的産業化浪潮勢必将加速到來。而對于全固态電池,業界普遍認為還要等5-10年。中國科學院院士歐陽明高認為,固态電池真正投入大規模商業應用大概在2025年~2030年。目前,锂離子電池的比能量上限大約是300Wh/kg,2025年将出現與現有液态電解質锂離子電池比能量大體相當的第一代全固态電池。2030年後,将出現第二代采用新型正負極材料的全固态電池,比能量會提升到500Wh/kg。