4月19日，寧德時代在上海車展上首次發(fā)布了第一代凝聚態(tài)電池（Condensed Battery）。
據(jù)寧德時代首席科學(xué)家吳凱介紹，該電池以其高比能和高安全性能為賣點，是寧德時代在材料及材料體系的創(chuàng)新成果，相比目前的液態(tài)鋰離子電池的能量密度上限（350Wh/kg）高出30%，電池單體能量密度達(dá)到了500Wh/kg。事實上，凝聚態(tài)電池在市場上已經(jīng)討論了2年了，但是至今沒有人能講明白，它到底屬不屬于半固態(tài)電池？我們詢問了相關(guān)人士，但是對方并未對此問題做出回應(yīng)！ 值得一提的是，目前市面上的主流電池中，三元鋰電池能量密度大概是250Wh/kg，磷酸鐵鋰電池能量密度差不多只有180Wh/kg。 不僅如此，寧德時代還透露，目前正在與合作伙伴開發(fā)凝聚態(tài)電池民用電動載人飛機項目，符合航空級標(biāo)準(zhǔn)并通過相應(yīng)測試，以滿足航空級別的安全和質(zhì)量要求。 寧德時代官網(wǎng)信息顯示，在這款凝聚態(tài)電池中，寧德時代針對超高比能化學(xué)材料的電化學(xué)反應(yīng)變化，采用了高動力仿生凝聚態(tài)電解質(zhì)，構(gòu)建微米級別自適應(yīng)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)鏈間相互作用力，在增強微觀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的同時，提高電池動力學(xué)性能，提升鋰離子運輸效率。 除了驚人的能量密度外，凝聚態(tài)電池還聚合了包括超高比能正極、新型負(fù)極、隔膜、工藝等一系列創(chuàng)新技術(shù)，使電池能同時實現(xiàn)優(yōu)秀的充放電性能和較之于普通鋰離子電池更高的安全性能。 據(jù)悉，寧德時代將在今年晚些時候推出凝聚態(tài)電池的車規(guī)級應(yīng)用版本，年內(nèi)新電池也能實現(xiàn)量產(chǎn)。 凝聚態(tài)電池的電解液不同于普通鋰離子電池的電解液——100%液態(tài)狀態(tài)，“凝聚態(tài)”聽起來也有點固態(tài)電池的意思。 盡管寧德時代的凝聚態(tài)電池究竟是否屬于固態(tài)電池的一種，行業(yè)內(nèi)對它的定性仍停留在猜測上，但是，一直以來，為了進一步提高鋰離子電池在能量密度和安全性能方面的潛力，在固態(tài)和非固態(tài)電池的探索上，業(yè)內(nèi)各家公司都從未停止過腳步。 盡管全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化尚需時日，但是半固態(tài)電池寸積跬步，兼具固態(tài)、液態(tài)電解質(zhì)的優(yōu)勢。畢竟，目前主流三元液態(tài)電池一定安全性下已接近能量密度上限，半固態(tài)電池能量密度已達(dá)到360wh/kg，后續(xù)還可以繼續(xù)突破。 目前，鋰電池企業(yè)仍然面臨著倍率性能、循環(huán)壽命和成本等問題。在發(fā)展方向上，半/固態(tài)電池的核心仍然是電解質(zhì)。目前主要采用聚合物和氧化物等復(fù)合材料。為了綜合提高電池性能，未來可能會繼續(xù)采用復(fù)合材料體系，并添加新型鋰鹽等物質(zhì)。為了提高能量密度，可能會采用高性能正負(fù)極，例如超高鎳、富鋰錳基和鋰金屬負(fù)極等，并且需要優(yōu)化工藝，如外部加壓和電解質(zhì)厚度平衡，以實現(xiàn)更好的性能表現(xiàn)。 從產(chǎn)業(yè)進展上看，寧德時代、衛(wèi)藍(lán)新能源、清陶能源、贛鋒鋰業(yè)等均有普遍進展，目前主流供應(yīng)商已經(jīng)有在車型上搭載應(yīng)用的預(yù)期，預(yù)計后續(xù)是產(chǎn)業(yè)推進的主力軍，其新產(chǎn)品的發(fā)布和推進將引發(fā)行業(yè)變化。 另外，現(xiàn)在許多新能源汽車制造商如豐田和本田，動力電池廠商如LG能源解決方案和衛(wèi)藍(lán)新能源，以及上游鋰鹽廠商如贛鋒鋰業(yè)等，也都在大力推進固態(tài)電池的研發(fā)和生產(chǎn)。他們希望通過固態(tài)電池的發(fā)展，逐步取代當(dāng)前主流的液態(tài)電池，以提高電池的能量密度和安全性能。這樣可以進一步提升電動汽車的性能和續(xù)航能力，同時滿足用戶對電池安全性的需求。 當(dāng)前，日本的夏普公司和索尼公司是固態(tài)電池技術(shù)的領(lǐng)軍企業(yè)。夏普公司于2017年推出了全球首款商業(yè)化的固態(tài)電池產(chǎn)品，美國的西門子公司、英國的Dyson公司等也在積極研發(fā)固態(tài)電池技術(shù)。 在中國固態(tài)電池技術(shù)進入快速發(fā)展階段，當(dāng)前，中國有一批企業(yè)在固態(tài)電池領(lǐng)域進行布局。 除了寧德時代公司以外，輝能科技在2022年公布了全球首個固態(tài)電池生產(chǎn)線。該公司計劃在2023年開始大規(guī)模生產(chǎn)電動汽車應(yīng)用的電池，并于2024年實現(xiàn)全面量產(chǎn)。這種電池具有高能量密度：質(zhì)量能量密度可達(dá)到383Wh/kg，體積能量密度為1025Wh/L，且可循環(huán)500次。 國軒高科此前也曾透露，公司的高安全半固態(tài)電池單體能量密度達(dá)360Wh/kg，配套車型的電池包電量達(dá)160kWh，續(xù)航里程超過1000km，預(yù)計今年批量交付。 固態(tài)電池行業(yè)重點研發(fā)企業(yè)基本情況對比
雖然各家在固態(tài)電池方面投入巨大，但是考慮到全固態(tài)電池本身的技術(shù)難度和高成本，可以說，各家廠商在固態(tài)電池方面上的研發(fā)和落地現(xiàn)在都陷入了瓶頸期。 首先固態(tài)電池對于電解質(zhì)的選擇就存在難點。 現(xiàn)在已知的發(fā)展路線共有四種，分別為：聚合物、薄膜、硫化物和氧化物。其中，對于薄膜固態(tài)電池和氧化物固態(tài)電池，難以研制大容量動力或儲能電池；聚合物固態(tài)電池則受限于現(xiàn)有聚氧化乙烯材料體系，無法在常溫下工作且難以兼容高電壓正極；硫化物固態(tài)電池則面臨電解質(zhì)對空氣敏感、制造條件苛刻、原材料昂貴、規(guī)模化生產(chǎn)技術(shù)不成熟等技術(shù)難題。
其次，如何解決固態(tài)電池的生產(chǎn)成本，和固態(tài)電解質(zhì)與電極有效接觸弱、界面抗阻過大，也是現(xiàn)階段固態(tài)電池發(fā)展中遇到的兩大問題。 相比之下，半固態(tài)電池材料、工藝流程、產(chǎn)線設(shè)備與現(xiàn)有體系通用程度高，技術(shù)迭代速度快。據(jù)中科院物理所消息，2022年消費電子級的半固態(tài)電池已成功應(yīng)用，動力/儲能級半固態(tài)電池有望在2024年迎來應(yīng)用。 當(dāng)然，半固態(tài)電池最終量產(chǎn)的時間表還是取決于良率和成本兩個關(guān)鍵因素。如果一個車多跑幾百公里，但要多賣10萬塊錢，對于大多數(shù)消費者來說，是否具有購買的價值，還需要市場進一步檢驗....
拍攝于2023上海國際車展寧德時代展臺
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