财联社4月30日讯(记者 曾楚楚 刘越)近日,行业对半固态电池“白马非马”、成本太高仍有液体没必要等争议的讨论不绝于耳。
而智己汽车准固态电池供应商——上汽清陶能源科技有限公司(下称“清陶能源”),无疑处于风口浪尖。
对此,在第十六届重庆国际电池技术交流会/展览会(CIBF2024)中,清陶能源总经理李峥接受财联社记者专访,回复市场关注与困惑。
其中,关于固态电池量产上车的“白马非马”的问题,李峥表示,“不是每一种半固态技术未来都能够发展到全固态,按照我们的设计,我们的半固态是到全固态的必然发展过程。
”据李峥表示,清陶能源第一代半固态电池液体含量5-15%,已量产;第二代固态电池液体含量小于5%,正在小试中,预计2024年量产;第三代全固态电池正在验证中,预计2027年量产。
其中,一二三代固态电池成本相较于液态电池降本0%、20%、40%,产线设备更新程度30%、60%、70%。
提及业内测算半固态电池成本大概在1.5元/Wh时,李峥连忙摇头澄清:“没有那么贵,此半固态非彼半固态,半固态路线不一样,成本差异会很大。
价格可参考智己L6报价,同一汽车配置下,唯独的差别是多出33度电,多卖3万元。
”李峥逐一回应了固态电池量产中的其他市场热点话题。
如关于固态电池最终量产成本、为何清陶能源的固态电池仍需注液、以及如何看待国内赶超固态电池量产的“矛”丰田汽车等。
(清陶能源总经理李峥。
在此页PPT展示时李峥提到,图中量产规划与三代固态电池路线几年前早已公开。
财联社记者 摄)
以下为访谈实录:财联社:智己凭借“首个准固态电池量产上车”带火固态电池,让业内看到固态电池量产曙光,但是关于“白马是不是马”的争议引起广泛讨论,半固态电池仅是过渡产品?为何您认为半固态是往全固态的一个必要的过程,以及清陶能源的半固态电池是否能够为未来的全固态电池奠定基础?李峥:现在市面上有多种半固态技术,但不是每一种半固态技术未来都能够发展到全固态,有些半固态只是现在液态电池的改进,改进以后就不会再往全固态发展了。
现在都叫“半固态技术”,其实里面比较大的差异是电池的结构有没有改变,电池中间输运锂离子的是液态还是固态。
真正能在未来为发展全固态电池奠定基础的好的半固态电池和相关的技术是应该得到尊重和支持的,只有这样才能逐步发展至全固态。
一步到位把7颗龙珠都凑成很难,但是你凑成一两颗,不代表它没意义,要逐步去做事,总会一点点做成的。
清陶这一代产品现在用高镍正极,是因为现在高镍正极是有产业基础的,镍基正极材料能够兼容已是TWh级别产能规模的液态电池,形成了很庞大的产业链,一个产品要先找到应用场景,才能逐步的量产起来,商业不是简单的科学技术研究。
但这并不意味着未来固态电池一定会采用高镍三元的发展方向,也不意味着清陶能源的固态电池将一直采用高镍体系。
未来正极材料有两个主要发展方向,分别是高镍和锰基。
高镍材料的克容量基本上已经达到了现有产品的天花板,而锰基材料后面的发展前景还很广阔。锰基材料与电解液体系的兼容性以及锰溶出效应的问题非常突出,因此锰基正极材料更适用于固态电池。
我们下一步要做的是在半固态电池中充分利用这些锰基的正极材料,为支持锰基正极材料的规模化生产奠定基础。
锰基正极材料除了可以进一步提升克容量外,还具有提升电压平台和降低成本的两大优势。通过提升单体电压平台,可以减少新能源汽车电池系统中电芯的串联数量,进一步简化电池系统;相较于现有三元材料,锰元素资源储量相对丰富,可以有效降低成本。
财联社:现在的半固态电池与液态电池在制造流程和产线方面有何差异?相对于液态电池,半固态或固态电池的设备和制程是否完全不同?李峥:最大的区别之一是固态电池的电解质直接在正极极片表面形成,旨在形成稳定的固态离子传导层,提高界面稳定性。
还有复合正极设计,为了让电池体系更加致密,正极材料需要通过固态电解质包覆层的设计,在极片内部形成离子传输网络。
相较于液态电解液可以渗透到任何角落,每个正极材料中的锂离子都可以“脱离”和被输送,固态电池需要在极片内部建立固态的电解质传输网络,构建类似于液态电池电解液浸润的结构,以帮助锂离子输运。
只有实现这样的效果,才能进一步增加电池材料的致密性,减少贮存液体的空间。
目前,我们在固态电解质成型工艺中采用了干法成型工艺,使电解质层足够致密化。更进一步地,我们的下一代电池将在极片成型中也采用干法工艺,从而克服涂布工艺无法实现极片致密化的问题,这是工艺上的一场革命。
在未来全面量产全固态电池时,我们可能会面临众多材料、工艺和设备方面的问题。
若每个环节的可靠性仅为90%,那么整体的可靠性将大打折扣,这是一个乘积效应。
在全固态电池量产之前,必须确保每一个环节的可靠性都足够强大。要解决这些可靠性问题,需要产业支持和大规模量产。
我们的材料正在革命,工艺也在革命。
在这个过程中,我们需要一代又一代的产品来推动这一工作。
相较于液态电池,我们第一代半固态电池大约有30%的设备是全新的,而下一代约60%的设备是全新的。到了第三代全固态电池,除了最后的充放电流程外,基本上与现有液态电池完全不同。
我们始终认为一步到位解决所有问题是不现实的,必须循序渐进,逐步提升。
我们现在正在通过“半固态-准固态-全固态”的发展路径,推动上游材料厂商和设备制造商一起升级,共同推进产业进步。
财联社:关于公司第一代半固态电池仍含有液体这一问题,有人认为对安全性的提升影响并不明显,您怎么看?
李峥:润湿剂解决了全固态电池的接触问题,但注液配方发生了变化,目前仍有70%的工艺与液态电池相同。这意味着电池无法完全密封,因此需要一些液体渗透。但对液体的要求与原电解液已有显著不同。
1991年,安阳发明了商用锂电池,当时的电解液配方简单,由有机溶剂溶解锂盐。电池循环寿命较短,因为电化学反应导致的材料界面不稳定。
多年来,电解液的配方不断改进以提升循环寿命。现今电解液成为各厂商的秘方,含有多种有机物。不断增加的添加剂也成为安全性问题的源头。
如果仅将其简化为渗透液,液体配方并不复杂,只需简单的有机溶液锂盐,尽可能减少低闪点添加剂。
对于固态电池体系,采用固态电解质可提升电极材料的稳定性,类似于原添加剂与电极反应形成的稳定界面效果。
随着电池体系的升级,液含量会不断减少。只要存在固液界面,就会存在界面稳定性问题,完全去除液体需要一个发展过程。
财联社:半固态电池的能量密度相对于液态电池的增加并不显著,增加的固态电解质反而会影响快充性能。
半固态电池、快充和长续航的发展是否存在冲突?
李峥:充电速度与正极、电解质、负极都有关系。通过材料和电池结构的协同设计,任何电池都可以实现快充,只是实现快充需要付出不同的成本。
如果仅通过离子传导材料进行比较,固态电池的离子电导率略低于电解液。但我们认为这种单一指标的“苹果对苹果”比较不太有意义。
因为电池内部可以采用不同的结构设计,如调整极片面密度和厚度,同样可以实现快充的目标。
电池还需适应整车系统。例如,与某些品牌实现的“几C”快充电池相比,虽然它们的材料体系是液态的,传输速度更快,但我们可以通过系统上的改进来弥补,例如采用800伏系统。
不能单靠材料本身解决所有需求。有些性能需要材料本身解决,有些可以通过电池结构解决,还有些需要整车系统来解决。只要各方协同合作,最终提供给消费者的产品就会满足市场需求,具有性价比。
在电池开发过程中,清陶能源与上汽集团成立了合资公司,建立了互信机制,共同努力提升电池性能。
从消费者的角度来看,关注的不是电池本身的“几C”,而是具体的充电时间和续航里程。最终的产品是汽车,电池及其材料都是其一部分。
财联社:在产品量产早期,开创性产品的成本相对较高。
据业内数据测算,半固态电池初期的量产成本约为1.5元/Wh。但公司目前的半固态电池量产成本要比液态电池高得多。关于公司将要量产全固态电池时,成本将比现有液态电池降低30-40%的问题,李峥表示成本方面需要保密。
以智己L6的预售价格为参考,一辆电量为133度的车售价为33万元,而同级别电量为100度的车售价为30万元,两者的差价为3万元。这两款车在配置上没有差别,唯一的不同是电量增加了33度,导致价格上涨了3万元。
相比业内的测算结果,公司的价格并不算贵,因为所谓的“半固态”并非一概而论。不同的半固态电池路线会导致成本差异很大。
另一个重要的区别在于,不能简单地把“半固态电池”和“凝胶态电池”等同起来。一些采用其他方法制造的“半固态电池”可能存在较大的一致性问题。动力电池在新能源汽车中需要大量串联使用,这要求电池的内阻等性能尽可能保持一致,否则会导致差异性损失,加速损坏。
电池的一致性主要取决于生产制造过程。从材料的角度来看,通过规模化生产可以实现一致性。公司生产的固态电解质是规模化生产的,然后将材料分配到每个电池中,使得一致性达到类似于现有液态电池的水平。
相比之下,其他类型的电池更多依赖于电池成型后引发内部反应。这也是半固态电池的一种制造路径,但是需要解决生产一致性的难题,这会增加配组成本。
在全固态电池的成本降低方面,首先是工艺上的降低成本。由于电池生产过程大大缩短,全固态电池最终是整块多层致密材料,通过简单的配制、成型、压制等手段即可制造。这将大幅缩短生产线,从而降低生产能耗,节省大量成本。
其次是材料本身的降低成本。特别是目前电池中成本占比接近一半的正极材料,采用锰基材料方案,由于锰的储量大,未来价格有明显优势。
财联社问:相比之前丰田在固态电池方面的最快量产,如何看待中国在固态电池量产方面似乎超过了日本?李峥回答:日本在技术积累方面值得尊敬,他们的研究始于20年前,并一直在进行产业化攻关。中国在电池技术产业化方面(包括液态电池)起步较晚,但中国的优势在于产业规模大、市场大、人才众多,因此在中国进行产业转化的速度会比日本快。
就固态电池而言,日本早期的研发投入比中国多得多,也培养了大量专业人才,但由于市场规模有限,研发一直局限于小规模。相反,中国在这方面做得更好,例如此次中国国际电池展览会有超过两千家企业参展,这个规模加速了新电池技术产业化的进程。全国各地拥有大量高校和研究所,每年都在为该行业培养专业人才。综合起来看,中国在这一领域的优势会越来越明显。
并不是说我们现在就比日本领先了,从电池的研发的严谨程度,包括整车验证的充分程度,日本其实远远走在中国之前,我们也了解到丰田等企业内部全固态电池相关测试验证非常充分,非常值得我们学习。
财联社:此前从智己方面获悉,上汽智己2026年将量产全固态电池?李峥:相关全固态电池量产上车,5月下旬上汽集团将会有相关消息公开,敬请关注。
上汽集团对于全固态电池技术路线早已认定,已经坚定开发多年。
上汽集团早在2015年就在固态电池领域做了相关投资,一直在坚持走全固态电池路线,在与清陶能源合作之前,内部就建有固态电池的研究团队。
从去年到现在,我们欣喜的看到其他车企主机厂对于固态电池开发的主动性都得到了提升,这让上汽集团和清陶能源感觉到增加了很多队友,推动产业发展的路上不是孤军奋斗。
形成这样局面的原因,我觉得外部有丰田的开发进展给大家增加了信心,内部有产业升级的邵阳需求。
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