鉅大LARGE | 點擊量：254次 | 2023年03月10日
下一次動力鋰電池洗牌或在不遠處
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公司多年來天然形成的界限上游公司專注材料供應，電池公司積極研發電池配方。
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鋰電池行業洗牌？
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《我國汽車報》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用途。
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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，也和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。
動力鋰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，關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用途并不相同。張永柱表示，在現有的動力鋰電池中，鋰重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，進一步新增其應用場景。
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TSLA、比亞迪、五菱宏光MINIEV都有各自顯著的產品特點。TSLA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，逐漸新增到如今的600公里，幾乎翻了一倍。五菱宏光MINIEV則突出強調性價比，一般的電動汽車公司很難在這方面實現超越。
TSLA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，兩家公司的電動汽車銷量穩居排行榜前列。TSLA和比亞迪的成功，引得其他公司競相效仿。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新增車輛續駛里程，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、吉利等汽車公司用堆電池的方法追求車輛的長續駛，但和比亞迪相比存在明顯弱勢。原因在于，比亞迪有自己的電池廠，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新增。近年來，動力鋰電池原材料價格大幅上漲，汽車公司堆電池的成本也隨之新增，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，部分汽車公司選擇突破困境，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，重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鋰電池。
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，有些電池公司選擇用凝膠填充，新增接觸面，從而新增導電率。
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。
國內什么公司在固態、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混合固液鋰電池生產線，并具備批量化生產量力，首批贛鋒混合固液鋰電池已試裝在東風E70電動汽車上。四月新增年產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，關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產量。
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，和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，這個領域的領先公司將處于市場競爭的有利地位，屆時動力鋰電池市場將會面對一次新的洗牌。
