電池百人會-電池網(wǎng)11月10日訊(林音 重慶報道)當前,在能源大變革的發(fā)展趨勢下,我國電池新能源賽道在產(chǎn)業(yè)化和市場應用都取得了長足進步。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,十年來,我國動力電池能量密度提升約3倍,成本下降超過80%,電池產(chǎn)量接近全球的70%。
然而,不容忽視的是,伴隨產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,作為主要技術(shù)路線的液態(tài)鋰離子電池,在性能開發(fā)和能量密度提升方面似乎已進入瓶頸期,突破緩慢,在一定程度上限制了整個新能源行業(yè)的進一步發(fā)展。在此背景下,能夠提升能量密度和安全性能的固態(tài)電池成為下一代新型電池技術(shù)的競爭高地。
如何走,才能讓固態(tài)電池真正落地、應用,并順利走向量產(chǎn)?11月7日,重慶太藍新能源有限公司(簡稱“太藍新能源 ”)和長安汽車(000625)交出答卷——無隔膜固態(tài)鋰電池技術(shù)。這項技術(shù)也是雙方在新型固態(tài)電池技術(shù)方面的顛覆性創(chuàng)新成果。
“減材制造”!明晰固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)路徑
無隔膜固態(tài)鋰電池技術(shù),因何而來,又是怎樣的一種技術(shù)?
太藍新能源董事長&CTO高翔博士
發(fā)布會上,太藍新能源董事長&CTO高翔博士指出,對于現(xiàn)有液態(tài)鋰電池體系來說,安全和效能總是處于矛盾對立的狀態(tài),難以同時滿足。當工程師們通過不斷增加防護措施,改善鋰電池安全問題時,新的問題又隨之出現(xiàn)。
“經(jīng)初步預測,在工程師層層疊加的保護措施加持下,鋰電池電芯內(nèi)部活性物質(zhì)的重量占比僅為60%左右,在電池包層面這個占比降到了45%左右。”數(shù)據(jù)顯示,過度增加防護措施,無疑將大幅度增加成本,也會讓系統(tǒng)更加復雜,但電池安全問題卻依然未能從根本上得到解決。
與“加法”思維不同,太藍新能源反其道而行,無隔膜固態(tài)鋰電池技術(shù)首推 “減材制造” 理念,通過4-3-2-1技術(shù)路線,依次減掉鋰電四大主材中的隔膜、電解液、負極,從而實現(xiàn)全固態(tài)化的本征安全,也明晰了從液態(tài)到半固態(tài),再到全固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)路徑:
第一步,減掉隔膜,減掉部分電解液;這是太藍新能源最先量產(chǎn)、裝車的半固態(tài)電池產(chǎn)品階段。
第二步,完全減掉電解液;這是太藍新能源將率先應用在部分細分專業(yè)領(lǐng)域,如低空經(jīng)濟等領(lǐng)域的全固態(tài)產(chǎn)品階段。
第三步,減掉負極,只留下直接產(chǎn)生能量的活性物質(zhì);這是未來,太藍新能源的無負極全固態(tài)產(chǎn)品階段。
三步走,三個產(chǎn)品階段,太藍新能源用簡單對抗復雜,開啟了鋰電池新“減”時代,帶來了行業(yè)的范式革命。
三大測驗!消除動力電池安全焦慮
從增增增到減減減,這樣的固態(tài)電池技術(shù)能否真正安全?
從發(fā)布會信息來看,太藍新能源無隔膜固態(tài)鋰電池技術(shù),減掉隔膜,并在極片表面導入高致密復合固態(tài)電解質(zhì)層,固態(tài)電解質(zhì)層完全不燃燒,在保證高鋰離子傳導能力的同時,又兼顧提供優(yōu)異的耐熱性。這種固態(tài)電解質(zhì)層還具有相當?shù)捻g性和機械強度,有效抑制了高溫、機械力、鋰枝晶等因素誘發(fā)的熱失控,從根本上提升了電池安全等級。
與此同時,面對擠壓、過沖、高溫三大極限測試,太藍新能源無隔膜固態(tài)鋰電池技術(shù)也用數(shù)據(jù)回答了一切:
液態(tài)電池在擠壓變形量超過30%后,功能失效并迅速熄火燃燒,無隔膜半固態(tài)電池在擠壓變形量超過60%,并保持10分鐘后未發(fā)生起火和爆炸,提升了國標要求15%的3倍;
液態(tài)電池在過充到6.3V后,內(nèi)部溫度迅速攀升,殼體急劇膨脹,發(fā)生冒煙和起火,無隔膜半固態(tài)電池在過充到19V后,僅發(fā)生形變,依然保持穩(wěn)定,同樣做到了4倍于國標要求(4.62V);
液態(tài)電池在150℃的熱箱中放置15分鐘后發(fā)生起火和爆炸,安全隱患驟增,無隔膜半固態(tài)磷酸鐵鋰/磷酸鐵錳鋰電池在200攝氏度熱箱中放置30分鐘后,始終狀況穩(wěn)定,無懼高溫。
“本質(zhì)安全是固態(tài)電池的使命,有安全才有未來。”高翔同時強調(diào):“不談成本和落地的技術(shù)創(chuàng)新是虛妄的!”
從目前來看,全固態(tài)電池作為真正意義上的革命性新技術(shù),量產(chǎn)應用仍面臨一系列的挑戰(zhàn),業(yè)內(nèi)給出的量產(chǎn)時間節(jié)點大都在2027年左右。
作為全固態(tài)電池的先鋒部隊,半固態(tài)電池已在國內(nèi)初步實現(xiàn)裝車應用,但與傳統(tǒng)的鋰離子電池性能相比,優(yōu)勢并不顯著,成本卻偏高。通過“減材制造”減掉成本中占比較高的隔膜,減掉部分電解液,太藍新能源無隔膜半固態(tài)電池可以實現(xiàn)原材料成本直接降低10%以上。
在落地方面,太藍新能源目前已率先開發(fā)出兼具快充能力的第一代無隔膜固態(tài)電池產(chǎn)品,以一款無隔膜半固態(tài)電池25Ah的產(chǎn)品為例,其已實現(xiàn)了3C持續(xù)充電,4C繼續(xù)放電的高倍率性能。
“目前我們的無隔膜半固態(tài)電池產(chǎn)品已經(jīng)通過送檢認證,符合電動汽車、電動兩輪車等多場景安全技術(shù)評價的相關(guān)標準,并且取得了質(zhì)檢院的檢測報告?!?/p>
聯(lián)姻長安汽車!曬出量產(chǎn)上車時間表
當前,我國新能源汽車產(chǎn)銷量持續(xù)突破,各大新能源車企的月度交付數(shù)據(jù)也逐步邁入萬輛級,牽手車企進行聯(lián)合研發(fā),已經(jīng)成為固態(tài)電池企業(yè)產(chǎn)品加速落地量產(chǎn)的有力途徑。
太藍新能源與長安汽車“聯(lián)袂合作”的順利達成,是國內(nèi)第三個——固態(tài)電池與大型車企開展的深度合作。
今年8月,太藍新能源官宣,公司已完成數(shù)億元B輪戰(zhàn)略融資,本輪融資由長安汽車旗下安和基金及兵器裝備集團旗下多支基金聯(lián)合出資完成。
長安汽車先進電池研究院負責人杜長虹
彼時,長安汽車入股太藍新能源,雙方已就“聯(lián)合研發(fā)+業(yè)務合作”等內(nèi)容達成一致。7日,發(fā)布會上,長安汽車先進電池研究院負責人杜長虹再次指出,雙方已聯(lián)合開展多項核心技術(shù)的研發(fā),包括固態(tài)電解質(zhì)的材料,無隔膜的固態(tài)電池技術(shù),電池結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設計等等。其中無隔膜的固態(tài)電池技術(shù)是當前聯(lián)合攻關(guān)最具代表性的技術(shù)結(jié)晶,也是長安汽車金鐘罩電池的關(guān)鍵技術(shù)之一。
太藍新能源CEO李彥
“此次與長安汽車的合作,是太藍新能源發(fā)展歷程中的一個重要里程碑。我們共同研發(fā)的無隔膜固態(tài)鋰電池技術(shù),具有高安全性、成本可控、可規(guī)?;慨a(chǎn),三大顯著優(yōu)勢。”太藍新能源CEO李彥進一步指出,與液態(tài)電池不同,完全無隔膜設計具有顛覆性,通過獨創(chuàng)的“固態(tài)電解質(zhì)層制備技術(shù)”簡化電池內(nèi)部結(jié)構(gòu),是電池史上的一項革命性創(chuàng)新。其強調(diào),這是一項可以真正落地的技術(shù),不僅能為長安汽車的新能源汽車產(chǎn)品提供更加卓越的動力解決方案,也將為整個新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,注入新的活力。
此次發(fā)布會上,太藍新能源還進一步給出了無隔膜產(chǎn)品量產(chǎn)時間表:無隔膜半固態(tài)電池計劃于2026年進行裝車驗證/測試,以滿足新能源電動汽車的應用需求;無隔膜全固態(tài)電池計劃于2027年實現(xiàn)批量生產(chǎn),在特殊領(lǐng)域開展示范性應用。
持續(xù)創(chuàng)新!下好固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展先手棋
在通往全固態(tài)電池量產(chǎn)上車的道路上,太藍新能源儼然已經(jīng)走出了一步先手棋。
“真正的技術(shù)創(chuàng)新其實是沒有捷徑可以走的?!备呦璞硎?,太藍新能源技術(shù)團隊經(jīng)過十余年的不斷打造和長期積累,已經(jīng)開發(fā)出極具獨創(chuàng)性的無隔膜固態(tài)電池核心技術(shù),該項技術(shù)獲得了來自中國輕工業(yè)聯(lián)合會國際先進的科技成果鑒定認可,被認定為達到“國際先進”水平。
作為固態(tài)電池頭部企業(yè)之一,截至目前,太藍新能源已成功申請專利515件,其中188件發(fā)明專利;在無隔膜固態(tài)電池技術(shù)方面已申請37件專利,其中發(fā)明專利35件??梢哉f,高價值固態(tài)電池專利譜系,為太藍新能源無隔膜技術(shù)構(gòu)建了堅固壁壘。
電池網(wǎng)注意到,除了無隔膜固態(tài)電池技術(shù)的全新發(fā)布,在技術(shù)創(chuàng)新賦能下,太藍新能源還于今年4月成功制備出世界首款能量密度達到720Wh/kg,單體容量120Ah的全固態(tài)鋰電池,刷新了全固態(tài)鋰電池的最高能量密度,和最大單體容量紀錄,實現(xiàn)了多項關(guān)鍵技術(shù)突破。
與此同時,為加速推進固態(tài)電池規(guī)?;氖袌鰬?,太藍新能源研發(fā)服務和產(chǎn)業(yè)建設也在加速進行中。
在研發(fā)方面,太藍新能源已經(jīng)在北京和上海同時布局了研發(fā)中心。
在產(chǎn)能布局方面,李彥在發(fā)布會致辭中介紹:“2022年,太藍位于重慶兩江新區(qū)的一期工廠投產(chǎn),率先在行業(yè)內(nèi)實現(xiàn)半固態(tài)電池的量產(chǎn)。今年年內(nèi),太藍在兩江新區(qū)投資建設的第二座工廠,也即將落成,一期加二期總產(chǎn)能達到2.2GWh。加之在安徽淮南的10GWh產(chǎn)能布局,目前太藍已有和規(guī)劃產(chǎn)能,總計達到12.2GWh?!?/p>
結(jié)語:
鋰電池行業(yè)技術(shù)革新,已開啟量變之后的質(zhì)變時代。
太藍新能源的一場技術(shù)發(fā)布會,提供了通往固態(tài)電池量產(chǎn)的又一條可行路徑;半固態(tài)成本突破、重塑安全、量產(chǎn)落地等關(guān)鍵詞,也向行業(yè)展示了太藍新能源不斷用技術(shù)革新構(gòu)造固態(tài)電池的務實主義,也將有力帶動固態(tài)電池技術(shù)競速。