每經(jīng)記者 朱成祥    每經(jīng)編輯 張海妮    

“目前使用NCM811正極材料的固態(tài)電池，質(zhì)量能量密度（其實）是下降的，除非使用更高克容（克容量，正極材料的一個標準）的正極材料。”曾參與固態(tài)電池汽車研發(fā)的業(yè)內(nèi)人士蕭瀚（化名）向《每日經(jīng)濟新聞》記者說道。

近日，蔚來汽車表示，將于2022年第四季度推出使用150度的固態(tài)電池汽車，實現(xiàn)360Wh/kg超高能量密度，續(xù)航里程超過1000公里。

蕭瀚認為，半固態(tài)電池（或稱之為混合固態(tài)電池，業(yè)內(nèi)各自存在不同表述）存在三大量產(chǎn)挑戰(zhàn)：一是能量密度低；二是成本高；三是工藝難度高。如果說蔚來150度電池包2022年量產(chǎn)，那么現(xiàn)在就應該有比較可靠的電池demo（小樣）出來，且可以裝車使用。再經(jīng)過一個冬天的測試，使得電芯在2021年底具備準量產(chǎn)狀態(tài)。之后，汽車廠商再拿電池包做一個冬試、一個夏試，才能在2022年四季度裝車。

在他看來，目前沒有國內(nèi)廠家能夠拿出360Wh/kg能量密度的方案。因此，2024年、2025年才是半固態(tài)電池較為穩(wěn)妥的量產(chǎn)時間點。

 

供應商猜想

蔚來推出150度電池包后，誰是其半固態(tài)電池產(chǎn)品的供應商成了各界關注的焦點。寧德時代、清陶能源、臺灣輝能、北京衛(wèi)藍等公司紛紛被列入可能的供應商名單。

從技術(shù)路線看，寧德時代走的是硫化物電解質(zhì)路線，研發(fā)全固態(tài)電池。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院報告，目前寧德時代全固態(tài)電池還在開發(fā)中，預計2030年后產(chǎn)品才能實現(xiàn)商品化。 

而清陶能源、臺灣輝能、北京衛(wèi)藍走的均是氧化物電解質(zhì)路線。能量密度方面，根據(jù)天風證券研報，清陶能源、臺灣輝能的固態(tài)電池能量密度分別為400Wh/kg、182Wh/kg，寧德時代的硫化物電池理論可達400Wh/kg。

從技術(shù)路線看，寧德時代走的是硫化物電解質(zhì)路線，研發(fā)全固態(tài)電池。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院報告，目前寧德時代全固態(tài)電池還在開發(fā)中，預計2030年后產(chǎn)品才能實現(xiàn)商品化。

而清陶能源、臺灣輝能、北京衛(wèi)藍走的均是氧化物電解質(zhì)路線。能量密度方面，根據(jù)天風證券研報，清陶能源、臺灣輝能的固態(tài)電池能量密度分別為400Wh/kg、182Wh/kg，寧德時代的硫化物電池理論可達400Wh/kg。

從能量密度上看，臺灣輝能182Wh/kg與蔚來150度電池包的360Wh/kg相去甚遠，且天風證券預計臺灣輝能2025年能達到的能量密度也僅為335Wh/kg。但事實上，臺灣輝能此前一度被認為是最有可能的供應商，2019年8月22日，蔚來就曾與臺灣輝能簽約，雙方以打造采用輝能MAB固態(tài)電池包的樣車為短期目標。

目前，動力電池提升能量密度主要有兩條技術(shù)路線：一是提高單體電芯能量密度，比如正極材料從磷酸鐵鋰到三元，三元電池正極材料從NCM523、NCM622到NCM811的技術(shù)演進；二是提升整包能量密度，比如寧德時代CTP、比亞迪刀片電池等。

臺灣輝能MAB固態(tài)電池包與寧德時代CTP、比亞迪刀片電池類似，并非提升單體電芯能量密度，而是為了提升整包能量密度。

另一家可能的供應商是北京衛(wèi)藍。該公司一位工作人員向記者提供了一份2019年9月的《公司現(xiàn)狀與產(chǎn)品介紹》報告。報告顯示，北京衛(wèi)藍三大產(chǎn)品的單體能量密度分別251.7Wh/kg、257.3Wh/kg和259.1Wh/kg。

若參照該標準，北京衛(wèi)藍的產(chǎn)品難以達到360Wh/kg的標準，無法向蔚來提供150度電池包產(chǎn)品。不過，上述工作人員也向記者表示：“現(xiàn)在量產(chǎn)的能量密度會比這個（2019年）要高。”而對于公司是否向蔚來供貨，該工作人員則表示并不清楚。

啟信寶數(shù)據(jù)顯示，天齊鋰業(yè)通過其全資子公司成都天齊鋰業(yè)有限公司間接持股北京衛(wèi)藍，持股比例為5%。

清陶能源總經(jīng)理李崢曾在2020年10月的演講中表示：“在2020年這個節(jié)點上，實際上我們已經(jīng)裝車的能量密度大概在300Wh/kg左右，明年我們和一些主機廠有裝車計劃的產(chǎn)品目標放在了350Wh/kg，現(xiàn)在已經(jīng)開始做A樣的階段。”

在能量密度上，清陶能源與蔚來150度電池包的360Wh/kg較為接近。但據(jù)上述北京衛(wèi)藍報告顯示，電芯開發(fā)從A樣、B樣、C樣再到SOP（小批量生產(chǎn)階段），一般至少需要3年，整車驗證一般需要至少15個月。假設2019年A樣測試完成，最快2022年能實現(xiàn)量產(chǎn)，2023年實現(xiàn)裝車。

照此計算，假設清陶能源2020年完成A樣，那最快2024年實現(xiàn)裝車。從時間維度看，清陶能源也難以達到蔚來2022年四季度裝車的目標。

清陶能源公司內(nèi)部。圖片來源：每經(jīng)記者 朱成祥 攝

據(jù)悉，2018年11月，清陶能源國內(nèi)首條固態(tài)鋰電池產(chǎn)線正式投產(chǎn)，產(chǎn)能規(guī)模為0.1GWh，總投資1億元，已經(jīng)量產(chǎn)出第一批固態(tài)電池產(chǎn)品，目前可日產(chǎn)1萬顆電芯，產(chǎn)品主要應用于特種電源、高端數(shù)碼等領域。

1月13日，《每日經(jīng)濟新聞》記者就清陶能源是否為蔚來固態(tài)電池供應商等問題致電公司，不過公司工作人員表示不接受采訪。

1月14日，記者趕赴江蘇蘇州昆山經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)，只見公司大門處擺放著一塊小黑板，列舉了招聘普工、實驗員等崗位的要求。其中普工要求初中及以上學歷；實驗員、品檢員要求中專以上學歷。

清陶能源的招工信息。圖片來源：每經(jīng)記者 朱成祥 攝

記者以面試普工的身份進入清陶能源。據(jù)觀察，現(xiàn)場共有兩棟樓，西側(cè)一棟已經(jīng)投入使用，東側(cè)一棟仍在施工過程中。工作人員介紹稱：“整個集團有四五百人，昆山這邊有兩百多人，包括研發(fā)人員和工人。目前研發(fā)、生產(chǎn)都集中在這棟樓二樓。”

對于哪家汽車廠商使用了清陶能源的電池產(chǎn)品，該工作人員表示這屬于保密信息。據(jù)了解，清陶能源曾于2020年6月與合眾汽車（品牌為哪吒汽車）達成合作，雙方將共同推進固態(tài)電池的研發(fā)與應用。

二樓辦公區(qū)域坐滿了人，記者隨后來到的區(qū)域卻空蕩蕩的。

清陶能源二樓，生產(chǎn)區(qū)域與辦公區(qū)域之間的空曠地帶。圖片來源：每經(jīng)記者 朱成祥 攝

后據(jù)另一位工作人員透露，生產(chǎn)區(qū)域在二樓的圍墻后面，工人們都在圍墻后面生產(chǎn)。對于生產(chǎn)區(qū)域面積，該工作人員并未詳細告知。最后，記者在與面試人員簡單交流后，借機離開。

另外，也有上市公司間接投資了清陶能源，如上汽集團。啟信寶數(shù)據(jù)顯示，嘉興頎駿一號股權(quán)投資合伙企業(yè)（有限合伙）持有清陶能源3.20%的股權(quán)。該公司背后正是上汽集團。

 

半固態(tài)電池是過渡產(chǎn)品

新能源汽車發(fā)展多年，安全和續(xù)航里程一直是壓在頭上的“兩座大山”。

固態(tài)電池，則被視為提升能量密度、提升電池安全性的最佳選擇。半固態(tài)電池，便是液態(tài)鋰電池與固態(tài)電池之間的過渡性產(chǎn)品。

對于蔚來汽車發(fā)布續(xù)航超過1000公里的固態(tài)電池，國聯(lián)汽車動力電池研究院董事長熊柏青表示：“全固態(tài)電池距商業(yè)化還很遠，現(xiàn)在甚至做個演示都還很困難。十年內(nèi)完全攻克全固態(tài)難度挺大，反正至少這5年沒戲了。”

事實上，蔚來此次推出的并非全固態(tài)電池，而是添加固態(tài)電解質(zhì)的混合固態(tài)電池。蔚來董事長、創(chuàng)始人李斌也強調(diào)目前采用的并非全固態(tài)，還是帶有液體，全固態(tài)電池的量產(chǎn)還是很遠的事情。

蔚來汽車董事長李斌。圖片來源：視覺中國

目前新能源車廣泛使用的動力鋰電池，是由正極材料、負極材料、電解液和隔膜四大部分組成。全固態(tài)電池，則使用固態(tài)電解質(zhì)，去除了電解液和隔膜。興業(yè)證券研報顯示，隔膜只能耐140~160度溫度，容易發(fā)生熱失控，電解液是聚合物液體，是易燃高分子。因此，（全）固態(tài)電池能夠提升電池的安全性。而缺點在于離子電導率低，導致內(nèi)阻大，循環(huán)性能、倍率性能差。

半固態(tài)電池則是在保留電解液、隔膜的基礎上，添加固態(tài)電解質(zhì)，理論上可以提升電池的熱穩(wěn)定性和安全性。與液態(tài)電池相比，半固態(tài)電池的電解液用量逐步減少，并根據(jù)不同體系，有的用基膜，有的不用。

對于半固態(tài)電池的安全性，蕭瀚也表示認可。其表示曾做過demo（小樣）樣車，也多次前往合作的固態(tài)電池廠家，現(xiàn)場目擊過針刺測試與高溫加熱測試，（半固態(tài)電池）的安全性是OK的。

針刺測試，是對動力電池安全性最嚴苛的測試方式，用直徑5~8mm的鋼針將電池刺穿造成內(nèi)部短路，并讓鋼針在電池內(nèi)停留一個小時，不起火、不爆炸才算合格。目前，磷酸鐵鋰電池可以通過針刺測試。

 

安全性和能量密度的取舍考量

半固態(tài)電池可以通過針刺測試，顯然安全性是可靠的。但是能量密度上，若使用現(xiàn)有的材料（NCM正極、石墨負極），反而會降低能量密度。

理論上，行業(yè)內(nèi)普遍認為液態(tài)電池的天花板在350Wh/Kg左右，固態(tài)電池由于去除了電解液、隔膜，可以做到更高，預期能做到500Wh/Kg。

但是蕭瀚卻表示：“（半固態(tài)電池）由于使用固態(tài)電解質(zhì)，相對液態(tài)電解質(zhì)能量密度肯定是下降的。比如說同樣用NCM622、NCM811的電池，（半固態(tài)電池）能量密度肯定要比240Wh/Kg、260Wh/Kg的體系要下降一個等級?？赡馨牍虘B(tài)電池NCM811的能量密度只能等同于液態(tài)電池NCM523的能量密度。”

蕭瀚同時也強調(diào)，能量密度下降是基于當下使用的材料。“半固態(tài)電池具備300Wh/Kg以上能量密度的能力，但是需要使用更高容量的正極材料。目前的正極材料，是配合液態(tài)電解液使用的，也需要考慮到電池的安全性，但不利于固態(tài)電解質(zhì)的發(fā)揮。固態(tài)電池解決了安全問題，因此可以使用超過300Wh/kg的電池體系（的材料）。”

“具備這樣的能力，也不代表馬上就能實現(xiàn)，因為有很多技術(shù)需要攻克。”蕭瀚補充道。

無獨有偶，北京衛(wèi)藍總經(jīng)理俞會根也曾在2018年6月的演講中表示：“單純地把電解液替換成電解質(zhì)，固態(tài)電池的能量密度一定是降低的。液態(tài)電池如果做到300Wh/kg、297Wh/kg，用LLZO是186Wh/kg，用LAGP是216Wh/kg，最高的是用聚合物，可以做到301Wh/kg。”

而LLZO、LAGP均為氧化物固態(tài)電解質(zhì)。國內(nèi)主流固態(tài)電池廠家中，寧德時代走的是硫化物固態(tài)電解質(zhì)路線，而清陶能源、北京衛(wèi)藍以及臺灣輝能走的是氧化物固態(tài)電解質(zhì)路線。

因此，對于提升固態(tài)電池能量密度，俞會根認為：“負極一定要改，而正極材料如果還用現(xiàn)在的材料，（配合）固態(tài)電解質(zhì)是沒有優(yōu)勢的，所以要往高電壓走，這是固態(tài)電池大概的方向。”

值得注意的是，對于現(xiàn)有材料體系下，半固態(tài)電池能量密度下降問題，業(yè)界似乎不愿提及。《每日經(jīng)濟新聞》記者就該問題向鋰電行業(yè)人士多方求證，均未得到明確回復。 

 全球最快無人駕駛汽車蔚來汽車展臺。圖片來源：每經(jīng)記者 張建 攝（資料圖）

 

提升能量密度是未來方向

根據(jù)蔚來公布的信息，其半固態(tài)電池主要使用了原位固化、高性能硅碳負極和納米級包覆以及超高鎳正極等多項核心技術(shù)。

興業(yè)證券認為，蔚來150度電池包差異化核心創(chuàng)新點在于固液電解質(zhì)技術(shù)（原位固化）。蔚來對于該項技術(shù)的解釋是：“在電解質(zhì)和正負極材料之間建立了安全穩(wěn)固的界面，為提升50%能量密度提供安全保障。”

由此可見，原位固化技術(shù)主要是提升電池安全性。因此，興業(yè)證券認為該電池包提升能量密度主要依靠高鎳正極、硅碳負極和預鋰化。

不過，這三項技術(shù)并非創(chuàng)新型技術(shù)，并且也可以使用在液態(tài)電池中，并非半固態(tài)電池、固態(tài)電池獨有。

光大證券在2020年4月的研報中就表示：“超高鎳三元材料+硅碳負極將成為鋰電池未來發(fā)展主流方向。”其中，超高鎳三元材料主要有NCM811、NCM（83:8:9）、NCM（92:3:5)）、NCA（87:9.5:3.5）以及NCA（91:4:5）。

正極材料方面，超高鎳三元材料是主流液態(tài)電池廠商的研究方向。負極材料方面，1月13日，智己汽車在發(fā)布會上宣布，新車搭載上汽與寧德時代共同開發(fā)的電池，首次采用“摻硅補鋰電芯”技術(shù)，單體能量密度達300Wh/kg。所謂的“摻硅補鋰電芯”，便是使用硅碳負極以及預鋰化。另外，國軒高科也在1月8日的科技大會上推出單體能量密度達到210Wh/kg的磷酸鐵鋰電池，該電池同樣使用了硅碳負極、預鋰化技術(shù)。

簡而言之，除了原位固化技術(shù)，其余三項技術(shù)都是液態(tài)電池廠商正在研究與推廣的技術(shù)。

記者手記｜固態(tài)電池發(fā)展需行穩(wěn)致遠

寒冷的天氣會影響到鋰離子的活性，從而導致電動汽車續(xù)航里程下降。平時標注600公里的續(xù)航，冬天實際跑下來需要打六折。如何提升續(xù)航里程，成為新能源車、鋰電行業(yè)的關注點。

蔚來的“一聲驚雷”，掀起了新能源汽車續(xù)航里程新一輪的“軍備競賽”。1000公里續(xù)航，成了一個標志性的符號。 

誰是蔚來的固態(tài)電池供應商，成了外界關注的焦點。目前來看，寧德時代、清陶能源、臺灣輝能、北京衛(wèi)藍最有可能。但記者通過采訪及查閱資料發(fā)現(xiàn)，寧德時代走的是硫化物電解質(zhì)路線，研發(fā)全固態(tài)電池，與蔚來半固態(tài)電池并不吻合。而臺灣輝能、北京衛(wèi)藍在能量密度上與360Wh/kg有所差距；清陶能源目前才推出A樣，時間點或趕不上。 

蔚來的這聲“驚雷”，令更多的人關注到固態(tài)電池行業(yè)的發(fā)展。但固態(tài)電池的發(fā)展，仍有很多技術(shù)關口需要攻克；很多高克容（正極材料的一個標準）的材料需要研究；很多工藝、設備需要研發(fā)。因此，希望蔚來150度電池包能促進固態(tài)電池行業(yè)的發(fā)展。

記者：朱成祥 

編輯：張海妮

視頻編輯：朱星運

視覺：鄒利

排版：張海妮 馬原