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固態(tài)電池真的能提前量產(chǎn)嗎?

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:799次  |  2020年01月14日  

近日,某自媒體平臺(tái)稱,固態(tài)電池將提前量產(chǎn)。


而根據(jù)中國科學(xué)院院士歐陽明高的預(yù)測(cè),全固態(tài)電池估計(jì)在2025-2030年后才會(huì)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。


中國市場(chǎng)上比較被市場(chǎng)關(guān)注的固態(tài)電池企業(yè),目前發(fā)展的都不是全固態(tài)電池。


得出固態(tài)電池提前量產(chǎn)的言論,來源于輝能科技推出的NCM811+石墨負(fù)極的類固態(tài)電池,軟包電芯密度可以達(dá)到255Wh/kg。


這款電池在CES2019上展示過,整包內(nèi)含4個(gè)大電芯,能量密度接近于寧德時(shí)代石墨負(fù)極的NCM811一代電池。


根據(jù)搭載寧德時(shí)代NCM811電池的寶馬X1插混車試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示,雖然該電池單體能量密度已經(jīng)超過240Wh/kg,但是在1C的充放條件下,能量密度僅為213Wh/kg,低于當(dāng)前主流的NCM523電池。


輝能之所以夠達(dá)到如此高的能量密度,主要得益于其正負(fù)極材料體系,以及固態(tài)電解質(zhì)重量輕的特點(diǎn),所以起點(diǎn)上就比液態(tài)電池有優(yōu)勢(shì)。并且隨著電解質(zhì)變成固態(tài),重量上會(huì)有所減輕,負(fù)極由石墨升級(jí)為硅基材料,能量密度會(huì)有進(jìn)一步的提升。


但是,高能量密度的固態(tài)電池,意味著鋰離子數(shù)量多,如何在短時(shí)間內(nèi)把這么多鋰離子運(yùn)輸過去呢?


此外,有資料顯示,氧化物體系室溫下電導(dǎo)率約10-6-10-3S/cm,而傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率為10-2S/cm左右。


輝能堅(jiān)持氧化物體系的固態(tài)電池路線,和液態(tài)電解質(zhì)存在著量級(jí)的離子電導(dǎo)率差別,意味著除了鋰離子數(shù)量多,運(yùn)輸?shù)淖枇σ苍黾恿恕_@些問題,都是固態(tài)電池商業(yè)化的眼中釘肉中刺。


對(duì)于內(nèi)阻高、充電困難的問題,輝能在2018年給出的解決方案是用鋰陶瓷電池替代傳統(tǒng)鋰電池的核心部分,并宣稱生產(chǎn)的固態(tài)鋰電芯的內(nèi)阻值能降到一般液態(tài)電池的水平,鋰陶瓷電池確實(shí)在一定程度上能提高離子電導(dǎo)率,所以自然能減輕內(nèi)阻高、充電困難的問題。


根據(jù)輝能此前提供的數(shù)據(jù)來看,2019年能實(shí)現(xiàn)5C倍率12分鐘充電91.70%。


但是寧德時(shí)代在4C-5C的情況下,能實(shí)現(xiàn)12-15分鐘充電80%。


難道輝能已經(jīng)在快充技術(shù)上,突破了固態(tài)電池的壁壘,實(shí)現(xiàn)了跟市面上比較優(yōu)勢(shì)的充電技術(shù)同等水平,甚至更優(yōu)?這個(gè)還是需要冷靜下來看一下。


此外,在快放方面,輝能還宣稱其電池5C放電能力和SONY的18650同等級(jí),而且溫升大幅低于18650。


雖然在能量密度和快充能力上,輝能給出的數(shù)字很有殺傷力。但是,在循環(huán)性能上,輝能明顯不夠強(qiáng)勢(shì)。


輝能推出的NCM811電池在1C放電倍率情況下完成1300次循環(huán)后余電在80%以上,基本上三四年就要退休了。


但是寶馬X1上的寧德時(shí)代811電池,經(jīng)歷2500次循環(huán)之后,也能保持80%以上的容量。循環(huán)壽命的差別可想而知。


循環(huán)壽命或許就是輝能NCM811電池比較明顯的軟肋了。在技術(shù)層面上,界面和鋰枝晶的問題也一直存在。


另外一個(gè)軟肋就是成本問題了。


NE時(shí)代此前也撰文論述過,就氧化物固態(tài)電池來看,生產(chǎn)過程成本仍然占比超過50%,相比于鋰離子電池(過程成本僅為20-30%)仍然明顯偏高。


而且NE時(shí)代根據(jù)機(jī)構(gòu)研究表明,如果固態(tài)電解質(zhì)LLZ下滑到50$/kg的價(jià)格,并實(shí)現(xiàn)大量量產(chǎn)的話,最終全固態(tài)電池的加工和材料成本有望下降到140-350$/kWh,而目前三元鋰電池電池系統(tǒng)價(jià)格為1.1元/wh。


而輝能此前測(cè)算結(jié)果顯示,固態(tài)電池在cell層面成本要高出液態(tài)電池,即使產(chǎn)能達(dá)到20GWh時(shí),固態(tài)電芯成本仍是液態(tài)的1.1倍。


到PACK層面,當(dāng)產(chǎn)能達(dá)到20GWh,實(shí)現(xiàn)一定的規(guī)模效應(yīng),固態(tài)電池的成本是液態(tài)的98%。


若是類固態(tài)電池MAB技術(shù),PACK成本會(huì)更低,大約為競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的七成。


很明顯,輝能將降本集中在MAB技術(shù)和規(guī)模效益上,規(guī)模效益的達(dá)成是一條很長的路。而且輝能還表示氧化物電解質(zhì)需要高溫?zé)Y(jié),但是不利于大量量產(chǎn),所以會(huì)選擇以壓合方式代替高溫?zé)Y(jié)。


輝能宣稱2023年全固態(tài)電池試產(chǎn),2024年全固態(tài)電池要量產(chǎn)。五年的時(shí)間,要解決技術(shù)問題和成本問題并且達(dá)到量產(chǎn),而且量產(chǎn)最起碼是GWh的生產(chǎn)規(guī)模,并且還需要成熟的產(chǎn)業(yè)鏈支撐,五年的時(shí)間,似乎也是有點(diǎn)不夠用。


此前豐田前研究專家在NE時(shí)代電池大會(huì)的論壇上明確表示,全固態(tài)電池很難量產(chǎn),因?yàn)榇嬖诼饵c(diǎn)管理和粘合方面的問題,而且很難解決。


所以全固態(tài)電池是否能提前量產(chǎn),真的是打了一個(gè)大大的問號(hào)。


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