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半固态电池率先商用,意义岂止“文字游戏”

(文/李沛 编辑/徐喆)本周某新势力车企“行业首个量产上车固态电池”官宣,文字游戏又一次带火了有关固态电池的半固讨论,一时间资本市场闻风而动,态电友商也纷纷跟进吹风半固态乃至全固态电池研究进展。池率

而在稍早前的先商三月底,vivo公司新款折叠屏手机也号称“凯发娱乐场官方网站首发”半固态电池技术,用意义岂结合二代硅材料,文字游戏打破手凯发娱乐场官方网站池容量、半固体积、态电快充速度的池率“不可能三角”。

半固态电池率先商用,意义岂止“文字游戏”

动力电池与消费类锂电接连传来的先商“大新闻”,是用意义岂否意味着固态电池梦想,已一夜间照进了现实?

半固态电池率先商用,意义岂止“文字游戏”

对于车企宣传的文字游戏这块“第一代固态电池”,争议已然不期而至。半固由于此前其已多次被确认为半固态技术路线,态电因此能否将之归入固态电池品类,也存在着不同的观点,支持者认为半固态电池足以被界定为“第一代”固态电池,而反对者则认为这是所谓的“文字游戏”。

半固态电池率先商用,意义岂止“文字游戏”

无论是厂商宣发有意无意“蹭热度”,还是随之在资本市场鼓噪起的固态电池概念炒作,恐怕都不会带来多少长久的价值,但在来去匆匆的流量喧嚣之下,半固态电池商业落地的接连突破,其实还有着不应被忽略的别样看点。

并不“简单”的半固态

在惯常的公众认知中,半固态电池与传统液锂离子电池似乎主要差别在于液态电解质注液量的多少,从半固态、准固态到全固态电池,电解质含液量将逐渐下降到零,这一认知所暗含的判断,是半固态、准固态电池仍是相较于传统锂电池的渐进创新,只有全固态电池才会在材料体系、器件结构、生产工艺上存在质性差别。也正是基于这一判断,半固态、准固态才会在部分解读中被认为“不配”归为固态电池。

然而这种笼统模糊的认知,与产业界实践之间却有一定的偏差,即便是半固态电池,技术细节上往往也没有那么“简单”。

以清陶凯发娱乐场官方网站为车企提供的这块半固态电池为例,官方宣传物料中提到其采用无机氧化物材料,高温不可燃,以及更值得留意的:“行业首创干法一体成型工艺,一体成型高致密固态电解质层”。

官方提到的氧化物电解质和干法成型工艺,均较传统锂离子电池有相当明显的差异,在公开号CN116845344A的专利文件中,清陶凯发娱乐场官方网站进一步详细描述了氧化物固态电解质干法成型工艺,表示其基于干法工艺,分别制得包括卤化物和氧化物的固态电解质层,两层材料再进行热压,制得复合固态电解质膜,随后在氧化物固态电解质膜的一侧对齐叠放正极极片,辊压后再在复合固态电解质膜中的第二固态电解质层一侧贴设负极极片,组装得到锂离子电池。

从生产工艺角度看,其勾勒的粗略线条已经能够提供通向全固态电池的清晰想象空间,假如这就是清陶凯发娱乐场官方网站量产技术路线,那么从峰值充电功率400kW的宣传看,这一解决方案已经表现出不逊色乃至优于成熟液态电解质方案的离子传导能力。

半固态电池到底是不是固态电池?无论对此问题持有何种态度,至少半固态电池在技术上的显著创凯发娱乐场官方网站义,不应该被无视。

而动力电池领域的这个小小论题,其实也折射出一种超越技术判断、上升到范式判断上的深刻分歧:全固态电池技术,到底是一种循序迭代的渐变,还是一种如同晶体管之于真空管的颠覆式突变?谁有资格来定义技术演进路径、填充其间的技术细节?

假如认同渐进创新的判断,那么半固态电池显然是从液态到全固态电池进化链条上一个不可或缺的环节,而若秉持后一种信念,则以液体含量下降所界定的半固态、准固态电池,与有着电池技术“圣杯”头衔的的全固态电池之间仍有着不容僭越的高下之别,将半固态电池划入固态电池阵营,也自然会引发有关严谨性的争议。

耐人寻味的是,在消费类电池领域,半固态电池的“待遇”则全然不同,对其技术含量和创凯发娱乐场官方网站义,数码圈媒体普遍寄予了高度评价。

反差的待遇背后,其实隐藏着一个令人深思的问题:虽然中国企业统治着动力电池产业,然而在前沿技术领域的话语权上,我们一定程度上还在“受制于人”。

谁来定义技术路线图?

回顾动力电池领域固态电池概念演进的历史,丰田公司无疑是塑造其“颠覆式创新”形象的关键推手。

早在2014年IMLB会议上,丰田研究人员所展望的全固态电池性能,就与传统锂离子电池之间被刻意画出了“楚河汉界”,显然意在体现技术范式的本质差异,2023年10月该公司大张旗鼓发布的动力电池技术路线图上,固态电池与液态电池之间,同样并不存在一个半固态/准固态的生态位,取而代之的是所谓“双极”型液态锂电池,将这一器件结构而非材料体系迭代作为切换到全固态之前的过渡方案。

凭借其定义技术方向和终局的“软实力”,丰田成功地将全固态电池这一概念与全能乃至超能电池的种种愿景锚定在了一起,也将作为布道者的丰田公司自己塑造出了锂电技术领导者的形象。

相比之下,固态与半固态电池的光芒,在消费类电池领域则出现了翻转。vivo首发的消费类电池半固态技术获得行业内外普遍较为正面的反响,从具体技术参数看,其推出的半固态“蓝海电池”等效容量为5700mAh,体积能量密度为780Wh/L,略好于此前小米金沙江电池779Wh/L的指标,而“二代硅”的表述,也意味着该电池负极材料大概率与金沙江电池类似,实现了从硅氧向硅碳的技术换代。

至于“半固态”这一最大看点,vivo方面将其表述为在液态电解液中加入固态电解质,形成导离子网络,从而明显改善了电池低温放电性能,这项技术跨越来自其与宁德新凯发娱乐场官方网站科技(ATL)的联合开发工作,而众所周知,后者早在创立之初就以聚合物锂电池(塑胶电池)而闻名,对于固液混合的凝胶电解质离子传输机理有着深厚理解。

一面是动力电池领域半固态电池被“开除”固态电池身份的呼声,一面是ATL背书的这块半固态电池在消费凯发娱乐场官方网站领域赢得广泛好评,并被认为有望吸引更多品牌厂商尝试导入。

反差的原因,不仅在于后者宣传上较为扎实的姿态,更重要的是,消费类锂电与动力电池商业生态存在着鲜明差异。由于前者尚未“大宗商品”化,因而供应商在产品定义上往往能够享有更强势的话语权,使技术前瞻的“焦距”与供应商实际产品迭代步调相匹配。

由此也就不难理解,为何小米早已官宣其搭配锂金属负极的固态电池自研技术,实验室原型能量密度突破1000Wh/L,但声量很快就归于沉寂,而作为凯发娱乐场官方网站最大消费类电池供应商的ATL,则能够让半固态电池被更多人“看到”,唤起对新技术更热烈的期待。

反观动力电池领域,从早年宝马带起的方形电芯路线、到特斯拉之后诸多厂商跟风的4680大圆柱、及至丰田鼓动的全固态电池风潮,都呈现出下游主机厂对技术趋势的更强大号召力。

具体到固态电池这一技术热点,国内讨论者有必要清醒看到的是,丰田在动力电池领域对“全固态”的推动,自始至终服务于其自身商业谋算,对于国内产业界而言,除了“先跟上再说”的心态,在参与固态电池商业化进程时,也理应对固态电池的应用价值有深入思考,避免“为固态而固态”,在技术创新中找到方向感。

当前泥沙俱下的固态电池热潮中,这样的思考仍然较为稀缺,不少讨论所折射出来的观念,俨然是电解质的更换就能解决锂离子电池一切应用痛点,带来神奇的性能飞跃。

对于这一现象,锂金属负极厂商SES创始人胡启朝,近期也提出过可资借鉴的质疑,认为以固态电解质作为下一代高性能电池的核心特征“造成了不必要的偏见,限制了我们的创新能力”,他甚至直言不讳地表示,动力电池电解质到底是固体还是液体,这个讨论实际上并不重要,胡启朝还引用一位主机厂人士的评论,指出用户真正关心的是成本、续航里程、快充、安全性等使用性能,“但我敢打赌,他们不会关心电池内是否有干砖或湿毛巾”。

事实上,在化学电源的容量计算公式中,正负极材料克容量及其电势差,才是能量密度的直接决定因素,而电解质的作用,更多体现在匹配与发挥正负极材料的本征特性上,也正因如此,在十多年前弗劳恩霍夫凯发娱乐场官方网站等权威机构描绘的锂电材料体系演进路线图中,高电压尖晶石/橄榄石结构正极材料被寄予厚望,与其匹配的电解质需要有5V以上的电化学窗口,至于固态电解质,则普遍被视为锂硫或锂空气电池等远期体系中的配套技术。

总体而言,随着中国锂电产业从体量向质量的凯发娱乐场官方网站升级,在凯发娱乐场官方网站技术路线和终局图景的定义上,我们也理应主动争取更大主动权和话语权。相信随着半固态电池在多个应用领域的量产落地,“中国制造”,也终将凭借实实在在的努力,悄然重塑固态电池价值标尺。

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