稳了!固态电池规模化“上车”就在明年

8月30日,清陶能源宣布,拟与上汽集团合资设立上汽清陶新能源科技有限公司(以市场监督管理局核准的名称为准)。合资公司注册资本人民币10亿元,其中清陶能源认缴出资5.1亿元,占比51%;上汽集团认缴出资4.9亿元,占比49%。

合资企业将致力通过低成本原材料和创新技术,在保持电池高安全性的前提下,打造超高性价比的新一代固态电池,加快在整车上的产业化应用。

这是继今年5月,上汽集团向清陶能源追加近27亿元投资后,二者在推动固态电池技术领域的又一次深度合作。

优势独特的固态电池

相较于传统燃油车,新能源汽车在动力性、操控性、经济性等方面的优势毋庸置疑,但是其电池安全、续航里程、充电便利等问题仍让不少人有所顾虑。而被业内视为具有颠覆性的下一代动力电池,固态电池具有高能量密度、安全性高、长寿命等优点,有望突破电池续航问题的极限,极大地推动电池技术向着更加安全、高效、环保的方向发展。

 

稳了!固态电池规模化“上车”就在明年

 

图片来源:上汽清陶

在日前举办的“走进固态电池”技术之旅上,清陶能源总经理李峥就介绍到,固态电池具备高安全的特性,可通过最严苛的单电芯针刺实验,整包可实现“系统级零热失控”,即单颗电芯热失控后实现整包“永不起火、永不爆炸”。

同时,固态电池还具备高能量密度。据介绍,2022年,上汽和清陶成立联合实验室,二者开发的第一代固态电池已完成装车试验。第一代固态电池在实现“系统级零热失控”的前提下,单体能量密度达到每公斤368瓦时,相比磷酸铁锂电池,能量密度提升100%以上,测试车辆最大续航里程达到1083公里,充电10分钟续航增加400公里。

在业界最为关心的成本方面,李峥表示,上汽与清陶将共同开发新一代固态电池产品,在规模化应用后,电池成本将比同等规格磷酸铁锂或三元电池低10%-30%。

正是基于固态电池的天然发展优势,近年来吸引丰田、大众、宝马、奔驰等海外巨头,以及比亚迪、广汽、东风、蔚来、高合、赛力斯等自主车企纷纷在此赛道发力。

上汽集团则早在2018年起就与清陶能源围绕固态电池技术展开合作。2020年5月,上汽入股清陶,参与清陶能源e+轮融资。2022年,上汽再次参与清陶能源F++轮融资,同年双方成立联合实验室,携手推动车用固态电池材料、电芯与系统的联合开发,目前第一代固态电池已完成装车试验。

李峥表示,“此次清陶和上汽成立合资公司就是整合资源,取长补短,努力将好的技术变成好的产品交付给市场。”

他指出,一款电池从开发到装车应用,是多层面的创新和集成。从整车角度看,电池材料、电芯、工艺制造、系统集成开发、软件控制这些事情都同等重要。“清陶的长板在于材料开发和电芯设计等,上汽的强项则在系统级开发、软件开发、整车项目管理等,双方强强联合、优势互补。”

第一代固态电池明年规模化量产

需要指出的是,固态电池发展至今,布局者虽多,但真正能够实现商业化量产落地的寥寥。

作为在固态电池领域最有实力的玩家之一,丰田曾多次发布固态电池的商业化节点,但却一再“跳票”。2017年,丰田表示计划于2020年实现固态电池商业化。2019年,丰田CTO茂树茂重又称固态电池将在2020年亮相,2025年量产。

国内新势力头部车企蔚来早在2020年的NIO Day上,就正式发布了续航超1000km、采用固液混合电解质的150kWh电池包。按照计划,该半固态电池包计划于2022年第四季度开始装车交付,但未能实现。

今年7月中旬,蔚来更新了用户手册,全新ES6、ET7、ES7、ET5、EC7和ET5旅行版共6款车型的手册中均添加了关于150kWh电池包的详细信息,外界纷纷欢呼“终于要来了”。然而,在7月20日举办的Power Day 2023上,蔚来汽车总裁秦力洪直言:“150kWh电池包的研发和验证比预计时间要长,预计还要再等等。”

“明年,搭载高性能、长续航固态电池的智己汽车车型将率先实现规模化量产。”在技术之旅日上,上汽清陶新能源科技有限公司副总经理王林如是说到。这相当于给了固态电池量产装车一个明确的时间表。

他还提到,到2025年,智己、飞凡、荣威、MG将推出多款搭载新一代固态电池的量产车型,全年销量预计将突破“十万辆级规模”。

 

稳了!固态电池规模化“上车”就在明年

 

图片来源:上汽清陶

在清陶能源公布的三代固态电池产品中,前两代均为半固态电池。其中,第一代固态电池已完成装车试验,含有5%-15%的液体;第二代固态电池将于2024年量产,液体含量将降至5%以下;而2027年量产的第三代则是全固态电池,液体含量为0。

由此可见,明年在智己汽车车型上实现规模化量产的电池为固液混合电池。实际上,国内外多家新能源车企曾宣布了半固态电池的装车规划。宝马、奔驰、大众和丰田等海外巨头均计划于2025年前后推出搭载固态电池的电动汽车;长安深蓝、智己、广汽埃安、高合等车企普遍规划2025年前装车半固态电池;东风、蔚来、赛力斯曾宣布将于今年实现半固态电池装车,目前来看尚未落地更不用提规模化应用。

针对即将搭载在智己量产车型的第一代固态电池,不少人会有疑惑,其和传统液态电池相比,主要有哪些差别?

 

稳了!固态电池规模化“上车”就在明年

 

图片来源:上汽清陶

对此,李峥介绍到,一是正极材料表面要成型固态电解质层,利用固态电解质层才能形成正极和负极之间的电子隔绝、离子传导。“这一层电解质层的成型是创新的工艺和设备,这和其他电池厂把液体的东西注进去再凝胶化的逻辑是不一样的,把材料稳定的规模化、均一 一致地制造出来,然后再把它成型到电池里,这对整个电池在系统上的一致性、内阻的一致性有非常大的帮助。”

第二,固态电池的体系是平面少液的体系,液含量一定比液态电池要少,涉及起到浸润作用的液体需要到要解决界面阻抗到的地方,而不是到处都去。在液体界面浸润的方面有一些创新的工艺和设备,一是使得电池的一致性不劣于固态电池,二是电池里面加入能够减少内阻的手段,最终体现在整个电池层面。

全固态电池2027年量产可期

今年7月,在固态电池领域沉寂已久的丰田,突然对外宣称在固态电池技术方面取得重大进展,可以制造出充电10分钟续航里程1200公里的固态电池,并且体积、重量、价格较现有电池都可以减半,2027年之前推出安装新固态电池的电动汽车。

这一消息在动力电池领域引起巨震。当以上汽清陶为代表的国内企业在从液态到半固态再到固态这一路径不断探索之时,丰田直接将目标对准了固态电池,并给出了具体量产时间表。

 

稳了!固态电池规模化“上车”就在明年

 

对此,李峥表示,“这涉及到中国和日本在固态电池产业研发上的差别,从他们展示出来的数据和指标上是可信的,符合科学规律的。”他指出,日本在固态电池的开发规模化、产业化过程中是一个举国体制,相关政府的科技主导部门,在很多年前就已经前瞻的制定了固态电池产业化的计划,整合日本国内比较知名的财团、整车、材料、电池的企业都参与到计划中。

相较之下,中国在固态电池的开发过程当中,起步晚虽晚,但具备产业规模大、产业链的完整程度好、市场规模大等优势。“基于中国的产业土壤,我们找到有中国特色的、能发挥出优势的路径,即量产一代、研发一代、储备一代这种逐步上台阶的方法,不断地结合制造能力的升级,产品应用的拓展,实现产业的迭代发展。”

李峥指出,任何技术、产品都是不断迭代升级的。“比如液态电池,从1991年索尼推出液态电池,当时的单体能量密度才80多瓦时/公斤,到现在进阶到接近300瓦时/公斤,也是不断升级的过程,固态电池也是一样,作为新的赛道,不可能某个时间节点一次性的推出完美的解决方案,也是通过推出一个产品,结合市场不断提高制造能力、材料性能,不断升级、提高性价比,最终实现更加远期的目标。”

李峥还提到,丰田提出的“充电10分钟续航1200公里”是一个材料级的概念,即其开发的固态电池电解质的材料的性能支持这样速度,并不是推出充电10分钟跑1200公里的车;而上汽清陶明年装车的充电10分钟续航400公里固态电池是产品级的概念。

那么,固态电池何时能成大规模标配?李峥表示取决于两个因素,一个是性价比;另一个是生产制造水平的成熟程度。

“目前液态电池在极限制造、极限成本压缩方面已经做到了非常极致的状态和水平,这是清陶能源需要不断学习的地方,我们相信在中国的大环境下,我们产业链的资源和产业链的能力是极大的优势,在中国做创新,一定比在其他国家做创新来得更好,另外有上汽的资源注入和更好的形成机制,这一天会更快的到来。”李峥最后说道。

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车讯通车讯通小编组
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