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固态电池不能指望,半固态呢?

 
 
 
发布日期:2021-06-16    来源:第一电动大牛作者电动汽车观察家    扫描到手机

由于蔚来等企业的推动,很多人认为,固态电池将要量产应用了。

现实很骨感。6月12日,在第十三届中国汽车蓝皮书论坛上,几位动力电池一线从业者,都对纯固态电池商用表示悲观,对于半固态电池,则存在分歧。

论坛上,围绕“固态电池到来前后的电池路线”主题,在真锂研究首席分析师墨柯的主持下,孚能科技董事长王瑀,蜂巢能源科技有限公司董事长兼CEO杨红新,宁德时代21C创新实验室前瞻技术部部长郭永胜,安驰科技总经理、创始人徐小明,以及北汽集团副总经理廖振波等嘉宾展开了一场深度沟通。

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论坛现场

除了固态电池、半固态电池,他们还论及磷酸铁锂和三元的技术路线、钠离子电池的前景,以及电池成本等议题。

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半固态发展有争议

车企和电池企业对半固态电池的应用前景存在分歧。

作为整车企业代表,北汽集团副总经理廖振波和孚能科技董事长王瑀非常看好半固态电池的前景,安驰科技总经理、创始人徐小明也认为半固态电池可以提升电池的安全性;不过,蜂巢能源董事长杨红新则对半固态电池商业化价值存在疑虑;宁德时代21C创新实验室前瞻技术部部长郭永胜则认为半固态电池的能量密度不会有提升。

(1)正方:半固态电池解决安全问题

廖振波有着30多年的整车工作经验,并且曾任职比克电池总裁,对整车企业和电池企业都有很深刻的认识。

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北汽集团副总经理廖振波

在廖振波看来,目前车企业亟需解决的问题是从原来追求的第一要素能量密度、成本,转变为现在追求的三要素排序为安全、成本,以及性能。

廖振波认为,电池成本不仅仅是采购成本,还要考虑售后和召回的情况。

每年到夏季的时候,新能源汽车就会出现着火事故,汽车召回的比例越来越大。“按照中国的召回制度,万分之四的设计安全的质量事故就要召回,这样给整车企业的损失是非常大的,所以现在我们把成本的问题分开,一个是采购成本,再一个是后面的售后服务,包括刚才说的召回服务,所有成本加在一起。所以不单纯的说采购成本了,所以成本问题实际上在安全保障不了的情况下,成本是高的,所以整车企业最重要的是讲究安全。”

廖振波认为,固混电池当5%-10%是液态的时候,应该是比较安全的,同时能量密度也满足汽车企业的要求。他强烈呼吁这些电池企业,赶快将固混电池产业化,给整车企业提供安全可靠的固混电池。

廖振波认为,大家之所以不愿意突破到全固态,甚至半固态,很重要的一点,是因为生产固态电池,设备是要改造的。

“因为即便是半固态,至少有10%-15%的工艺设备要改变,电池企业对设备的精度是存在担心的,一旦产线生产合格率不高的话,成本很高。”廖振波说。

在安驰科技总经理、创始人徐小明看来,2030年之前,纯固态电池很难看到,即便看到真正的固态,至少前三年到五年,其主要应用在消费类电子端,要做到安全性可控,且用得起。

不过,徐小明认为半固态电池是具备可行性的,可以解决安全性问题,然后再去提升能量密度。

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安驰科技总经理、创始人徐小明

王瑀也认为,半固态肯定是发展方向。“谁也不愿意在生产电池过程当中有隐患,用了半固态电池,你的工厂再不会出现起火的问题。”终极目标还是要从材料本身去彻底解决这个问题,如果彻底解决不了这个问题,就用控制方法,从设计到生产到使用,然后到整车工况安全边界的监控,最后做到电池的安全。

(2)反方:商业化价值不大、能量密度没有提升

虽然车企期盼很大,对半固态、固态电池,一些电池企业仍存在一定疑虑。

在杨红新看来,半固态电池技术解决了可以量产的问题,但是不代表可以大规模商业化。大规模商业化需要有可工程化的能力支撑它,而且有用户愿意为它买单,“现在我们找不到半固态电池的核心卖点在哪里。”

杨红新认为,半固态的成本会增加、产线要调整,不过第一代产品对产线的影响不是很大,所以,技术问题可以解决,可以量产,但是大规模商业化,这个有相当的不确定性。产品方面,他们今年明年都可以装车。

杨红新认为,未来十年的主流还会是三元、铁锂、镍锰。

宁德时代21C创新实验室前瞻技术部部长郭永胜则认为,第一代固态电池产品,能量密度上不会有所提升。

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宁德时代21C创新实验室前瞻技术部部长郭永胜

郭永胜在研发过程中,将固态电池按照正负极来分成三代。

第一代就是现在传统的电解液换成固态电解质,正负极和传统用的是一模一样,不改变。

第二代换负极,如果负极不用石墨或硅,金属锂应该能提升能量密度;正极不变,跟传统的一样,采用磷酸铁锂或者三元材料。

还有第三代是把正负极都换了。假如负极用金属锂,正极就可以换成不含锂的高能量的材料。

在郭永胜看来,大家说的固态电池,目前大多还处在第一代。但是第一代固态电池提升能量密度比较困难,因为固态电解质的真密度都比电解液高,“如果你要是在电池里面灌同样体积的电解质,它的重量就会增加,电池能量密度就会下降。”郭永胜说。

2

钠电池能量密度低、储能具备前景

5月21日,宁德时代股东大会上,其董事长曾毓群透露将在今年7月份左右发布钠离子电池,该消息引发了动力电池行业的广泛关注。

对于钠离子电池的应用前景,这几位车企和电池企业代表的观点基本相同,钠离子电池的优势是成本低,但是缺点是能量密度也低,应用在储能领域前景较大。

王瑀认为,钠离子电池可能对磷酸铁锂市场产生一定的威胁。

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孚能科技董事长王瑀

杨红新也认为,中国锂资源也非常匮乏,从战略上应该有一个解决的途径,但是钠离子电池应用在乘用车上,至少这几年看,挑战还是非常大的。“可能对于一些铅酸和铁锂有替代,因为能量密度比较低嘛。”

徐小明认为,锂资源主要集中在拉美地区,从资源保障的角度考虑可以去发展一下,它最大的用途是在储能端。虽然它的能量密度可能会低一些,但是至少资源上,钠的资源是不缺的。

不过,徐小明也指出,钠离子电池,至少在5年之后,配套才会逐渐成熟,因为它重构现有电池整个化学体系。

廖振波也表示,钠离子电池是一个非常好的方向,但是它和汽车乘用车可能是两个方向。

3

三元和磷酸铁锂路线仍有争议

针对磷酸铁锂和三元电池路线,王瑀和廖振波旗帜鲜明,站队三元电池。

在王瑀看来,三元电池还会成为乘用车主流。“我们希望用三元一半的体积、一半的重量,20分钟充满,释放30度电、50度电,满足需求,这是未来整个方向,人类社会发展还是要技术进步带动人类社会的发展。”

王瑀表示,NCM811的安全是完全可控的,“只是我们现在还没有达到这个水平,从原材料到电池制造到整车控制到预警,现在还做不到,但是未来一定可以做得到。”

廖振波认为,三元电池为了追求能量密度,从111体系到523体系、622体系、再到811体系,现在又回到622和523,这是技术的倒退。“虽然满足安全性的要求,但是这个能量密度实在是不可恭维,给我们整车厂带来很大的困惑。”

廖振波举了一个例子,4.8米车长的SUV,电动车和传统车相比,重量重了300-400公斤。从碳中和、能耗等方面来说都是不适合的。如果电池能量密度下来、重量要大幅度提升,对整车设计、安全性、操控性,包括底盘的强度等都带来极大困扰。所以,能量密度不能简单地降下来。

也因此,在廖振波看来,单体电芯能量密度一定要达到280-320Wh/kg,才能满足整车设计的重量要求,“低于这个,电池包能量密度就不能超过220Wh/kg,电池对整车来说就是负担,从这个角度来说,一定是要用三元电池。”

徐小明坦言,磷酸铁锂电池是不能满足280Wh/kg的能量密度。

但是徐小明认为,廖振波所说的是针对主流车型,不同的车有不同的需求,例如一辆车装50度电,其系统做到200Wh/kg和160Wh/kg,它的重量差可能比较明显,但是做到30度电的时候,重量差距就很小了。

杨红新表示,将磷酸铁锂做到接近三元电池的能量密度,在技术上是可以实现的,例如掺硅补锂技术,但是生产线会发生变化,可量产的挑战性非常大,困难在于工程化的实现。

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蜂巢能源董事长杨红新

杨红新认为,无论是做三元还是磷酸铁锂都会有很多的市场。大家坚守一条道路走下去,都会成功。

4

2025年的动力电池的采购价格仍为500元/kWh

2021年,电池原材料价格飞涨,这对电池的降本会不会产生影响?

对于2025年的电池采购价格,几位嘉宾也给出了自己的判断。

徐小明仍然维持去年的判断。“这一轮的涨价只是一个小小的涟漪而已,不会有大的波动。”

徐小明去年的判断是,2025年,磷酸铁锂电池低于每瓦时5毛,可能只有4毛钱。

廖振波认为,作为整车企业当然是越低越好,目前来说,从磷酸铁锂应该是每瓦时在4毛5以下;811体系,希望能做到每度电650元以下。

廖振波还呼吁,希望电池企业不要有超额的利润,“我们整车企业没有一家纯电动汽车企业是盈利的,但是我能看到这些上市公司的电池企业,没有一家不盈利的,所以,我呼吁电池厂真的要让利给整车企业。”

杨红新方面认为,由于未来几年供需处于不平衡的阶段,电池供应不足,对价格很难给出合理预测。

杨红新坦言,整车需求、储能需求同时爆发式增长,供应链的压力很大,他们目前要努力解决的是供应瓶颈问题。

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