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上汽将于2024量产368whkg半固态电池
新能源汽车电池分几种
新能源电车现在越来越成为许多人买车的首选,它相比燃油车更智能、更省钱,但电池仍旧是一个大问题,如电池的续航、密度、重量、价格和安全等问题。其实动力电池也分很多种,今天,就和大家聊聊当前不同种类的新能源电池。
那么,当前的动力电池大致有以下几种,分别是三元锂电池、磷酸铁锂电池、钴酸锂电池、镍氢电池、固态电池。其中,新能源电车普遍采用的是三元锂电池和磷酸铁锂电池,正所谓“双雄争霸”。
三元锂电池:比较典型的,正是宁德时代的镍钴锰系列,行业里还有镍钴铝系列等。在电池中加入镍元素,是为了提升电池的蓄电量以便更好地提升续航。
特点是体积小、重量轻、能量密度较高,约为240Wh/kg,热稳定性较差,更容易出现自燃问题。耐低温,不耐高温,低温使用下限值为零下30°C,冬季电量衰减15%左右。而热失控温度在200°C-300°C左右,自燃风险较高。
磷酸铁锂电池:是指用磷酸铁锂作为正极材料,碳作为负极材料的锂离子电池。相比于三元锂电池,其热稳定性更好一些,生产成本更低一些。而且磷酸铁锂电池的循环寿命会更长一些,一般为3500次,而三元锂电池一般在充放电2000左右开始衰减。
钴酸锂电池:钴酸锂电池也是锂离子电池的一个分支。钴酸锂电池结构稳定、容量比高、综合性能突出,但是钴酸锂电池安全性差、成本高。钴酸锂电池主要用于中小型号电芯,是电子产品中比较常见的电池,一般不用在汽车上。
镍氢电池:镍氢电池是二十世纪九十年代发展起来的一种新型绿色电池,具有高能量、长寿命、无污染等特点。镍氢电池的电解液为不可燃的氢氧化钾溶液,所以即便发生电池短路等问题一般也不会引发自燃现象,安全性有保障,制造工艺成熟。
但是镍氢电池充电效率一般、无法使用高压快充,性能方面比锂电池差了很多,因此从锂电池广泛应用后,镍氢电池也可能逐步被替代。
以上给大家介绍的都是液态电池,那么关于固态电池呢?
相比液态电池而言,固态电池具有续航里程长、成本低、安全高、寿命更长等一些优势。不过作为一种新技术,目前固态电池仍然处于研发阶段,技术尚不成熟,生产成本比较昂贵。
目前,国内外的汽车厂家也在积极攻克固态电池技术难题,包括蔚来、宁德时代等一些厂家都在积极研发固态电池。而在2023年2月的时候,日产欧洲研发高级副总裁David Moss表示,日产已经成功开发出全固态电池。
此前,宁德时代也发布了一款名为“凝聚态电池”的全新产品,能够达到500Wh/kg能量密度,这几乎是当前三元锂电池能量密度的1.5倍。但并不是传统意义上的半固态电池,是一种新形态电池。
目前大多数液态电池的续航里程都只有400km到600km之间,固态电池的续航里程能够轻松突破1000km,充电速度相比于液态电池快3倍以上。
如果固态电池在新能源汽车上大规模应用开来,那将会极大加速新能源汽车的发展,期待各家大显身手,看看固态电池是否会成为新能源之光。
终究,随着新能源汽车的发展,对于电池的要求只会越来越高,于行业而言,技术迭代会带来更多的行业增值,于大众而言,出行方式和出行质量也在悄然发生改变。
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上汽将于2024量产368wh/kg半固态电池
“相比液态电池,我们(固态电池)未来最大的优势其实是成本优势。”清陶能源总经理李峥向《电动汽车观察家》表示。
8月22日,上汽集团与其投资入股的清陶能源宣布,二者联合开发的第一代固态电池已完成装车试验,单体能量密度达368Wh/kg,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,将于2024年在智己品牌的新车上实现量产。
更重要的是,该368Wh/kg的半固态电池成本与目前三元锂电池成本相当。目前,三元锂电池的成本约为0.86元/Wh。《电动汽车观察家》了解到的信息是终端市场或已卷到了0.6-0.65元/Wh。
而在清陶德计划中,下一代固态电池产品成本将比同等规格的磷酸铁锂或三元电池低10%-30%;2027年问世的第三代产品,将再降本40%。
如此具有颠覆性。清陶会是下一个“宁王”吗?
2024年,量产<420Wh/kg的半固态电池
从量产角度来看,368Wh/kg的能量密度已经相当惊人。
目前,高镍三元锂电池的能量密度极限在300Wh/kg左右。从系统层来看,搭载于极氪009实现1000公里续航的宁德时代麒麟电池的能量密度为255Wh/kg。为实现千公里续航,极氪009的带电量为140kWh。
李峥表示,智己于2024年量产的千公里续航车型带电量约为130kWh左右,将配合800V的高压平台,重量相较同规格的液态电池系统降低了十几公斤。
将在2024年搭载于智己新车的清陶固态电池
已在SOP状态的清陶第一代半固态电池的能量密度为<420Wh/kg。在材料上,清陶选择用氧化物和聚合物作为第一代固态电解质使用,同时仍采用少量液体浸润的方式解决界面阻抗的问题。目前液体含量为5-15%。第一代半固态电池与锂离子液态电池在安全性、循环寿命、性价比等指标上保持一致。
李峥表示,按照当前电池的材料体系,第一代固态电池可以支撑的最高能量密度是420Wh/kg,“再高的一些材料选择就会产生不满足客户使用(例如性价比等)的状态。”
此外,固态电池固有的安全性也将推动电动车的安全竞争再上一个台阶。
上汽清陶新能源科技有限公司副总经理王林表示,第一代魔方电池在系统层面实现零爆炸、零燃烧;因由固态电池的出现,第二代魔方电池可以做到电芯级的零爆炸、零燃烧。
李峥表示,一方面在于魔方电池在整车系统层实现了良好的隔热和热传导路径规划实现;另一方面,尽管固态电池确实可以以热量的形式,释放出很大能量,但并不会轻易引燃下面的电池。因为固态电池材料阻燃性能较高,电池耐受温度高。
第一代半固态电池只是清陶的开局之作。
按照计划,清陶将在2024年SOP能量密度为400-500Wh/kg的第二代固态电池,含液量小于5%;2027年SOP能量密度突破500Wh/kg第三代全固态电池;
在生产工艺上,三代电池相比目前主流的液态电池产线,将分别有30%、60%和70%的改变;
在核心技术上,在全陶瓷电解质、金属锂改性图层、界面浸润融合等底层技术外,清陶还同时具备了大规模量产的关键技术能力。包括:
干压片成型电极片、固态电解质量产涂覆、吨级量产无机固态电解质、正极材料表面均匀包覆、陶瓷补锂、软包电芯大模组集成、方形电芯CTP成组技术等;
从成本上,在第一代半固态电池追平液态电池后,后两代电池在规划的基础上,成本相较第一代产品将分别降低20%和40%。
即以目前三元锂电池0.86元/Wh计算,则2027年的清陶全固态电池成本将为0.52元/Wh,达到目前行业内卷到极限的磷酸铁锂电池的价位。
在清陶看来,固态电池的成本优势首先是基于材料导致的,而随着产业完善和规模化,价格仍有很大的下降空间。
李峥表示,清陶一代电池选择了氧化物+聚合物的技术路径,第二代固态电池选择了氧化物+卤化物+聚合物的路径,利用不同的材料之间的物理性能让电池更致密、阻抗更小。“从半固态到全固态也是工业逐步迭代升级,界面越来越完美的过程,改善无止境。”
如此之高的能量密度,和颇具想象力的成本下探空间,使固态电池“看上去”具备成为锂电池“颠覆者”的潜力,清陶或许能成为下一个“宁王”❓
但事实上,道阻且长。规模化、技术和产业成熟度,是固态电池从概念走向市场必须要迈过的“坎”。目前看来,上汽将扮演着固态电池产业化的重要推手。
2025年,智己、飞凡、荣威、MG将推出多款搭载新一代固态电池(或为清陶第二代固态电池)的量产车型,全年销量预计将突破“十万辆级规模”。
在采访现场,上汽官方特别提示是“十万辆级”,而不是“十万辆”。
按照上汽的“新能源汽车发展三年行动计划”,至2025年新能源销量将达350万辆,其中自主品牌占比70%,即245万辆。
这为固态电池的规模化和上汽未来的产品力提供了非常充裕的想象空间,但新技术的应用,当然也对上汽产品定义和销售服务体系带来更大的压力和挑战。
另一方面,“尝鲜者”完成固态电池的初期市场教育后,“大佬”是否能够进场摘桃子。
在李峥看来,清陶首先是一个材料公司,同时是一个工厂,“我们本身就有很强的生产制造能力,这当中积累的Know How,和从零出发没有固有技术成本,是我们的优势。”
目前,清陶已经完成了固态电池、新材料、自动化装备、电池回收利用四大板块,13家子公司,具备电池研发、设备生产、材料生产、电池生产回收能力,已投产1.7GWh的固态电池产能,至2025年的计划在建产能为35GWh。
同时,清陶通过与上汽成立合资公司,正在快速积累从电芯到整车系统级的量产经验。
例如固态电池体系大多采用软包形态,但在量产论证过程中,清陶和上汽发现软包电池装车时存在焊接、可靠性、稳定性和系统集成销量等问题。因此联合开发了方壳电池,将材料界面致密化的问题在成包前解决。
显然,固态电池对液态电池的“颠覆”不是朝夕之功,也不是单纯的技术问题。
王林在表示,高安全性、高能量密度、低成本是固态电池的天然优势,也是用户需求所在。“只要产业成熟到一定程度,一定能达到这样(高安全、高能量密度、低成本)的效果,所以我们对固态电池非常有信心,认为一定能够在未来成为能源系统的首选。”
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蔚来容量150kWh半固态电池供应商浮出水面
蔚来半固态电池供应商有了最新进展?
11月26日,有报道称,蔚来汽车年初宣布的容量为150kWh的半固态电池,是由北京卫蓝新能源提供。
另外,企查查信息显示,蔚来高级副总裁曾澍湘同时在卫蓝新能源担任董事。上述报道援引消息人士称,蔚来已经向卫蓝新能源倾斜大量工程资源,以实现半固态电池按时交付。
这是距今年1月,蔚来汽车发布150kWh固态电池包后,第一次有确切的消息,透露其电池供应商来自哪家。此前,业界关于蔚来150kWh半固态电池的供应商众说纷纭,包括宁德时代、国轩高科、清陶能源都被认为有可能是该款电池供应商。
不过,上述报道的消息也并未被蔚来、卫蓝新能源方面证实,所以这个***可能还要晃上一段时间,甚至一年半载也未可知。因为,根据蔚来汽车的规划,150kWh半固态电池,将在2022年第四季度,搭载在ET7车型上,可助该车型续航突破1000公里。
值得注意的是,该报道称“蔚来的150度电池包,不仅有半固态方案,还有超高镍技术,而后者很可能还是来自宁德时代。”这一表述,让这则消息又蒙上了一层迷雾。首先,宁德时代的超高镍电池技术,向蔚来、卫蓝提供的可能性值得商榷;其次,半固态电池包应该是一个整体,电芯里面包含正极、负极、固液混合电解质、隔膜等,所以,超高镍技术由卫蓝新能源之外的企业提供可能性较小。
彼时,蔚来在发布该款产品时介绍的是,150kWh半固态电池正极采用纳米级包覆超高镍正极、负极采用无机预锂化硅碳负极,电解质使用的是原位固化固液电解质。能量密度达到360Wh/kg,容量达到150kWh,涉及到多项核心、前沿性的技术,来自于技术实力雄厚的企业可能性比较大。
当然,该报道的消息如属实,那么说明蔚蓝新能源在这些技术方面已经胸有成竹。
事实上,今年7月,卫蓝新能源副总经理李永伟在接受媒体采访时也曾透露,目前,卫蓝新能源正在建设一条2GWh的规模化固液混合固态动力电池生产线,这个生产线主要生产350-360Wh/kg的新能源车用动力电池。
如果按照150kWh电池包容量测算,2GWh产线预计可满足1.3万辆汽车配套。
据李永伟介绍,卫蓝新能源当前规模量产的混合固液固态电池,在正负极材料体系上,与现在的液态电池差别不大。主要是基于改性高镍三元、硅基负极材料加上混合固液固态电解质、离子导电膜等这样的材料体系。
需要指出的是,蔚来150kWh半固态电池供应商可能来自几家电池企业。
首先,是其现有电池供应商——宁德时代。作为动力电池龙头,宁德时代在超高镍、硅负极等技术方面已经走在了行业前列,且研发实力雄厚,工程化能力强,量产可能性比较高。不过,宁德时代自始至终都未提及和透露过其半固态电池,尤其是能量密度360Wh/kg、续航1000km、电池包容量150kWh方面等蔚来发布的首款半固态电池一些关键指标的信息。所以这块较难去比对、验证。
另外一家较为有可能的是国轩高科。
近日,国轩高科董事长李缜公开表示,公司为国内某高端纯电动汽车配套的半固态电池实现了续航里程超1000公里,比其第一代车型提高了一倍。但李缜并未透露,配套的车企、车型信息。
今年10月,国轩高科工程研究总院常务副院长徐兴无在接受媒体采访时表示,国轩高科已经布局更安全的半固态电池,“其理念非常简单,可以用高镍9系,也可以用硅负极,我们年底会做到360Wh/kg的半固态电池,本来就是一个包,铁锂的75度电,三元的是100度电,半固态电池是150度电,同样一个包可以跑到1000公里。”
另外,从国轩高科了解到,能量密度达到302Wh/kg的高镍三元电池在国轩高科开始大规模量产,表明国轩高科在高镍三元材料技术方面已经较为成熟。且今年年初,国轩高科对外发布了能量密度达到210Wh/kg的磷酸铁锂电池,为实现该能量密度,国轩高科在负极材料上使用了硅负极和补锂技术,该款电芯今年年底将在国轩高科量产。
高镍、硅负极、补锂……通过国轩高科的介绍可以看出,这些技术均已经成熟或者说具备量产化条件,而这几项技术的结合应用,或许就是其360Wh/kg半固态电池的基础。
另外,国轩高科相关负责人在《汽车新商业地理》栏目中透露,公司半固态电池概念,正极用高镍、负极用硅材料、中间用固液混合电解质,同时还有隔膜,这种半固态电池兼容现有的工艺、技术,“从推进来看,我们这种选择是正确的,我们原来研发目标是2025年实现产业化,但是现在根据蔚来的时间表,明年底小批量装车,后年产业化,我们必须跟上这样的步伐。”
当然,上述表达可以有两种解读:一种是为了实现该技术较快产业化,跟上友商速度不掉队,国轩高科也要在2022年小批量量产,并在2023年大规模产业化;另一种解读,或许是为了满足蔚来的需要。当然,这些也都是我猜测,国轩高科也并未回应过在半固态电池方面与蔚来的相关联系。
不过,无论是卫蓝新能源、国轩高科,还是宁德时代亦或者其它企业,相关信息的更新和推进,都表明产业界在半固态电池产业化方面正在快速推进。