钜大LARGE | 点击量：242次 | 2023年03月10日
下一次动力锂电池洗牌或在不远处
近日，天齐锂业、赣锋锂业接连发力固态电池的举动，引发行业密切关注。这两家电池材料供应商向下延伸业务，打破了产业链上下游公司多年来天然形成的界限上游公司专注材料供应，电池公司积极研发电池配方。
据记者了解，天齐锂业、赣锋锂业并不是简单走发展锂电池的老路，而是从固态、半固态电池切入。那么，它们入局会否带来动力锂电池行业洗牌？
锂电池关键材料接近极限
正极、负极、电解液是锂电池的关键材料，经过多年技术开发，其潜力被深度挖掘，都接近材料性能的极限值。
中南大学冶金学院教授张永柱告诉《我国汽车报》记者，锂电池电解液的发展趋势是液态到凝胶，然后是半固态和准固态，最后到全固态。据介绍，现有的锂电池电解液约占电池质量的25％，凝胶时将降到约10％，半固态再降到约5％，准固态时电解液的量会非常少，大约只占电池总质量的1％，全固态电池没有液态电解质，固态电解质将发挥重要用途。
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充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
磷酸铁锂电池和三元锂电池正极材料的极限值，显示出较大的不同。几年前，不少行业专家表示，磷酸铁锂电池的能量密度天花板约为180Wh/kg。后来，这个数值被突破了，但这并不是研究人员的结论出现差错。据悉，能量密度不仅和正极材料相关，也和负极材料有密切联系。早些年，锂电池的负极普遍采用石墨，现在加入了硅，借助硅碳负极，磷酸铁锂电池的能量密度才有了进一步的提升。三元锂电池的能量密度高于磷酸铁锂电池，但材料的潜能也被挖掘得接近极限值了。
张永柱介绍说，液态锂电池的能量密度约为250～300Wh/kg，凝胶态可以做到350Wh/kg，准固态能达到400Wh/kg，全固态相比液态锂电池的能量密度有了大幅度提升，可以达到500Wh/kg。
动力锂电池之所以一直被称为锂电池，是因为无论磷酸铁锂电池，还是三元锂电池都含有锂金属。不过，关于现有的锂电池及半固态、固态电池而言，锂金属在其中发挥的用途并不相同。张永柱表示，在现有的动力锂电池中，锂重要被应用于正极材料和电解液中；在凝胶和半固态电池中，锂在负极材料的预锂化等技术中得到更多的应用；在准固态和全固态电池中，金属锂负极将得到应用，进一步新增其应用场景。
长续驶背后的市场驱动力
资料显示，全球电动汽车销量领先的TSLA、比亚迪、五菱宏光MINIEV都有各自显著的产品特点。TSLA不断强调自动驾驶的高科技性，也侧重宣传续驶里程的不断提升。比亚迪在自动驾驶市场化方面稍逊一筹，但在市场营销中也不断强调车辆续驶里程的提升，从最初的300公里，逐渐新增到如今的600公里，几乎翻了一倍。五菱宏光MINIEV则突出强调性价比，一般的电动汽车公司很难在这方面实现超越。
TSLA和比亚迪的技术策略起到了明显的市场效果。数据显示，多年来，两家公司的电动汽车销量稳居排行榜前列。TSLA和比亚迪的成功，引得其他公司竞相效仿。小鹏汽车G3推出了400公里标准续航版和520公里长续航版；蔚来EC6的续驶里程达430～615公里；即便是理想ONE也突出宣传续驶里程超过1000公里。
为赢得市场竞争优势，车企都追求长续驶里程吸引消费者。然而，电池技术并没有取得重大突破。在这种情况下，它们普遍采用两种方法新增车辆续驶里程，一是优化电池包物理结构；二是多堆电池。CTB、CTP技术，滑板底盘等应运而生，这些新的物理结构也为堆电池创造了条件。
一位业内人士告诉记者，小鹏、蔚来、吉利等汽车公司用堆电池的方法追求车辆的长续驶，但和比亚迪相比存在明显弱势。原因在于，比亚迪有自己的电池厂，而大多数车企依赖外部供应商，堆电池意味着整车成本将大幅新增。近年来，动力锂电池原材料价格大幅上涨，汽车公司堆电池的成本也随之新增，用这种办法追求长续驶从而吸引消费者，将越来越难以为继。在不利的市场竞争形势下，部分汽车公司选择突破困境，尝试凝胶、半固态电池。
离行业洗牌还有多远
固态电池概念很多年前就已出现，但一直没有在电动汽车上实现量产。真锂研究首席执行官墨柯在接受记者采访时表示，小型固态电池已有批量生产，重要用在一些电子产品上，这种固态电池的容量比较低，还不能大规模用于动力锂电池。
墨柯还告诉记者，固态电池的界面导电率是一个大难题，为突破这一瓶颈，有些电池公司选择用凝胶填充，新增接触面，从而新增导电率。
中科院物理所研究员李泓指出，混合固液电池包括半固液电解质电池、准固态电解质电池、固态电解质电池三种，实现的方式有所不同，一是电极颗粒表面包覆了薄层固态电解质；二是隔膜和电极孔隙中添加固态电解质粉体或聚合物电解质；三是湿法制极片过程中液体电解质转换为固体电解质；四是电芯注入电解液后液态电解质通过化学方法转化为固体电解质；五是液体电解质通过电化学反应在电芯内原位转化为固态电解质。
国内什么公司在固态、半固态电池上比较领先？李泓告诉记者，赣锋锂业、孚能科技、卫蓝新能源等都瞄准了半固态电池赛道，并且取得了不错的成果。
据介绍，赣锋锂业已建成0.3GWh混合固液锂电池生产线，并具备批量化生产量力，首批赣锋混合固液锂电池已试装在东风E70电动汽车上。四月新增年产7000吨金属锂项目，并且投资22亿元建设高比能固态电池超薄锂负极材料项目。赣锋锂业还在加紧第二代固态锂电池的研发，第二代电池将基于高镍三元正极、含锂负极，能量密度超过350Wh/kg，循环寿命接近4000次。
李泓也是卫蓝新能源的首席科学家，关于该公司的半固态电池的研发进展，他没有回复记者的提问。记者从其他渠道了解到，卫蓝新能源的半固态电池将配装蔚来ET7，能量密度为360Wh/kg、循环寿命1000次，已通过车企及国标安全性测试，今年将实现2GWh产量。
孚能科技的半固态电池能量密度为330Wh/kg，能够实现2.2C快充，这款电池在2021年获得美国汽车委员会的优秀团队奖，并且样品送给整车厂检测获得良好反馈。
蜂巢能源的果冻电池采用凝胶电解质，和现有的大多数锂电池用电解液有所不同。凝胶电解质具有高耐热、自愈合的特点，通过了160℃热箱测试、针刺测试不起火、不冒烟，2021年的第一代果冻电池能量密度为250～300Wh/kg，预计2023年达到300～350Wh/kg，2025年达到350～400Wh/kg。
一位业内人士告诉记者，固态电池是电动汽车的发展方向，在技术难题还不能完全攻克的情况下，半固态电池将是一个不错的过渡产品。不远的将来，这个领域的领先公司将处于市场竞争的有利地位，届时动力锂电池市场将会面对一次新的洗牌。
