“2030左右全固态电池产业化突破的可能性极大,我们要敲响警钟,我们要全力以赴,我们要只争朝夕,要有这个紧迫感”。
在日前举行的中国全固态电池产学研协同创新平台(CASIP)成立仪式上,中国科学院院士、清华大学欧阳明高教授针对全固态电池领域国际间产业竞争,发出了这样的呼吁。
在我国锂电产业已经建立起堪称统治性地位的当下,欧阳院士的呼吁绝非危言耸听,宁德时代、弗迪电池、中创新航、孚能科技、蜂巢能源、亿纬锂能、清陶能源、卫蓝新能源等一众头部企业齐齐到场,也显示出本土产业界对这一挑战的重视。
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固态与半固态,岂止“一字之差”
全固态电池,被公认为解决锂离子电池本质安全性的必由之路,且其能量密度具有较当前电池材料体系2-3倍乃至更高的提升潜力,然而多年来。全固态电池固-固界面的离子输送动力学难题仍未得到根本性解决,因此国内外不少固态电池领域初创企业退而求其次,通过添加一部分液态电解质来改善界面性能,进而根据液态电解质含量划分了所谓的半固态电池、准固态电池。
尽管有知情人士向观察者网透露,150kWh半固态电池包目前成本高达25万元,对应单位成本达到了1.6元/WH,使其尚无可能大规模部署,但上述进度横向对比仍然称得上遥遥领先。
不过在固态电池领域,全球产业化格局则有着相当大的不同,固态与半固态电池技术体系,绝非“一字之差”。
对于半固态电池而言,传统材料体系与涂布、注液、化成等关键工艺工装有相当大的继承性,然而全固态电池与现有锂电材料、结构和制造工艺工装之间的差异则相对更高,从零到一建立技术体系与供应网络、商业生态,难度之大可想而知。
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重新审视“杀手应用”
如上文所述,全固态电池所代表的不仅仅是电解液的替换,而是从材料体系到电池结构、制造工艺的全面变革,对锂电产业有望带来重大影响。
例如当下锂电技术路线普遍以三元和磷酸铁锂两分,这样的技术范式之所以成型也与液态电解质的制约密不可分,有固态电池厂商人士就曾指出:“如果没有这个限制(液态电解质)了,我们完全可以放飞自我,我们无论是正极还是负极材料有更多的选择……这里头不停地在电解液上做加法,今天加这个添加剂,明天加那个添加剂。正极材料、负极材料表面做处理,要考虑界面的稳定性,做了大量的加法的工作。但是真正的固态电池体系里面我们其实可以开始做减法的工作了,这里头最直接的一点,为什么现在正极材料只能选三元和铁锂,因为我们的电化学窗口只有这个,你超过4.2V结构不稳定了,但是超过4.2V的电压材料有没有?有的是,这是不是未来固态电池未来的优势呢?这个答案一定是肯定的。”
同样应该深度思考的是,全固态电池在应用场景上,是否也会是或者只能是对现有锂离子电池的替代?
由此观之,在对全固态电池的讨论中,其“杀手应用”也理应得到重新审视,除了乘用车动力电池这一场景之外,消费类、小动力、固储乃至中大型商用车,或许也能够找到全固态锂电池早期应用的蓝海,从可预见的成本与性能组合看,航空器的纯电与混动浪潮中,全固态电池更是十分贴合需求的选项之一。
总体而言,在渐近式创新的半固态技术路线之外,中国锂电产业的确需要防范激进式创新的全固态技术路线带来颠覆性风险,而在这一领域,虽然既有供应链的优势被大幅削弱,但中国锂电产学研用共同体过往二十多年积累的理念、习惯等默会知识,同样有望帮助其在国际竞争中“赢在终点”。
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文章来源:观察者网