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(shí)）是下降的，除非使用更高克容（克容量，正極材料的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)）的正極材料。”曾參與固態(tài)電池汽車(chē)研發(fā)的業(yè)內(nèi)人士蕭瀚（化名）向《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者說(shuō)道。

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

蕭瀚認(rèn)為，半固態(tài)電池（或稱(chēng)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(shuō)蔚來(lái)150度電池包2022年量產(chǎn)，那么現(xiàn)在就應(yīng)該有比較可靠的電池demo（小樣）出來(lái)，且可以裝車(chē)使用。再經(jīng)過(guò)一個(gè)冬天的測(cè)試，使得電芯在2021年底具備準(zhǔn)量產(chǎn)狀態(tài)。之后，汽車(chē)廠(chǎng)商再拿電池包做一個(gè)冬試、一個(gè)夏試，才能在2022年四季度裝車(chē)。

在他看來(lái)，目前沒(méi)有國(guó)內(nèi)廠(chǎng)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(shí)間點(diǎn)。

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固態(tài)電池供應(yīng)商猜想

蔚來(lái)推出150度電池包后，誰(shuí)是其半固態(tài)電池產(chǎn)品的供應(yīng)商成了各界關(guān)注的焦點(diǎn)。寧德時(shí)代、清陶能源、臺(tái)灣輝能、北京衛(wèi)藍(lán)等公司紛紛被列入可能的供應(yīng)商名單。

從技術(shù)路線(xiàn)看，寧德時(shí)代走的是硫化物電解質(zhì)路線(xiàn)，研發(fā)全固態(tài)電池。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院報(bào)告，目前寧德時(shí)代全固態(tài)電池還在開(kāi)發(fā)中，預(yù)計(jì)2030年后產(chǎn)品才能實(shí)現(xiàn)商品化。

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

從能量密度上看，臺(tái)灣輝能182Wh/kg與蔚來(lái)150度電池包的360Wh/kg相去甚遠(yuǎn)，且天風(fēng)證券預(yù)計(jì)臺(tái)灣輝能2025年能達(dá)到的能量密度也僅為335Wh/kg。但事實(shí)上，臺(tái)灣輝能此前一度被認(rèn)為是最有可能的供應(yīng)商，2019年8月22日，蔚來(lái)就曾與臺(tái)灣輝能簽約，雙方以打造采用輝能MAB固態(tài)電池包的樣車(chē)為短期目標(biāo)。

目前，動(dòng)力電池提升能量密度主要有兩條技術(shù)路線(xiàn)：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(jìn)；二是提升整包能量密度，比如寧德時(shí)代CTP、比亞迪刀片電池等。

臺(tái)灣輝能MAB固態(tài)電池包與寧德時(shí)代CTP、比亞迪刀片電池類(lèi)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(yīng)商是北京衛(wèi)藍(lán)。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(bào)告。報(bào)告顯示，北京衛(wèi)藍(lán)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(biāo)準(zhǔn)，北京衛(wèi)藍(lán)的產(chǎn)品難以達(dá)到360Wh/kg的標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)法向蔚來(lái)提供150度電池包產(chǎn)品。不過(guò)，上述工作人員也向記者表示：“現(xiàn)在量產(chǎn)的能量密度會(huì)比這個(gè)（2019年）要高。”而對(duì)于公司是否向蔚來(lái)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(guò)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(lán)，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(gè)節(jié)點(diǎn)上，實(shí)際上我們已經(jīng)裝車(chē)的能量密度大概在300Wh/kg左右，明年我們和一些主機(jī)廠(chǎng)有裝車(chē)計(jì)劃的產(chǎn)品目標(biāo)放在了350Wh/kg，現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)始做A樣的階段。”

在能量密度上，清陶能源與蔚來(lái)150度電池包的360Wh/kg較為接近。但據(jù)上述北京衛(wèi)藍(lán)報(bào)告顯示，電芯開(kāi)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(chē)驗(yàn)證一般需要至少15個(gè)月。假設(shè)2019年A樣測(cè)試完成，最快2022年能實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，2023年實(shí)現(xiàn)裝車(chē)。

照此計(jì)算，假設(shè)清陶能源2020年完成A樣，那最快2024年實(shí)現(xiàn)裝車(chē)。從時(shí)間維度看，清陶能源也難以達(dá)到蔚來(lái)2022年四季度裝車(chē)的目標(biāo)。

據(jù)悉，2018年11月，清陶能源國(guó)內(nèi)首條固態(tài)鋰電池產(chǎn)線(xiàn)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(wàn)顆電芯，產(chǎn)品主要應(yīng)用于特種電源、高端數(shù)碼等領(lǐng)域。

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

1月14日，記者趕赴江蘇蘇州昆山經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)，只見(jiàn)公司大門(mén)處擺放著一塊小黑板，列舉了招聘普工、實(shí)驗(yàn)員等崗位的要求。其中普工要求初中及以上學(xué)歷；實(shí)驗(yàn)員、品檢員要求中專(zhuān)以上學(xué)歷。

記者以面試普工的身份進(jìn)入清陶能源。據(jù)觀(guān)察，現(xiàn)場(chǎng)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(guò)程中。工作人員介紹稱(chēng)：“整個(gè)集團(tuán)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(duì)于哪家汽車(chē)廠(chǎng)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(chē)（品牌為哪吒汽車(chē)）達(dá)成合作，雙方將共同推進(jìn)固態(tài)電池的研發(fā)與應(yīng)用。

二樓辦公區(qū)域坐滿(mǎn)了人，記者隨后來(lái)到的區(qū)域卻空蕩蕩的。

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(duì)于生產(chǎn)區(qū)域面積，該工作人員并未詳細(xì)告知。最后，記者在與面試人員簡(jiǎn)單交流后，借機(jī)離開(kāi)。

另外，也有上市公司間接投資了清陶能源，如上汽集團(tuán)。啟信寶數(shù)據(jù)顯示，嘉興頎駿一號(hào)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(tuán)。

半固態(tài)電池是過(guò)渡品

新能源汽車(chē)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(guò)渡性產(chǎn)品。

對(duì)于蔚來(lái)汽車(chē)發(fā)布續(xù)航超過(guò)1000公里的固態(tài)電池，國(guó)聯(lián)汽車(chē)動(dòng)力電池研究院董事長(zhǎng)熊柏青表示：“全固態(tài)電池距商業(yè)化還很遠(yuǎn)，現(xiàn)在甚至做個(gè)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(méi)戲了。”

事實(shí)上，蔚來(lái)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(lái)董事長(zhǎng)、創(chuàng)始人李斌也強(qiáng)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(yuǎn)的事情。

目前新能源車(chē)廣泛使用的動(dòng)力鋰電池，是由正極材料、負(fù)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(bào)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(diǎn)在于離子電導(dǎo)率低，導(dǎo)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(chǔ)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(duì)于半固態(tài)電池的安全性，蕭瀚也表示認(rèn)可。其表示曾做過(guò)demo（小樣）樣車(chē)，也多次前往合作的固態(tài)電池廠(chǎng)家，現(xiàn)場(chǎng)目擊過(guò)針刺測(cè)試與高溫加熱測(cè)試，（半固態(tài)電池）的安全性是OK的。

針刺測(cè)試，是對(duì)動(dòng)力電池安全性最嚴(yán)苛的測(cè)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(gè)小時(shí)，不起火、不爆炸才算合格。目前，磷酸鐵鋰電池可以通過(guò)針刺測(cè)試。

安全和能量密度取舍

半固態(tài)電池可以通過(guò)針刺測(cè)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(fù)極），反而會(huì)降低能量密度。

理論上，行業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)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(yù)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(duì)液態(tài)電解質(zhì)能量密度肯定是下降的。比如說(shuō)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(gè)等級(jí)。可能半固態(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(shí)也強(qiáng)調(diào)，能量密度下降是基于當(dāng)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(wèn)題，因此可以使用超過(guò)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(shí)現(xiàn)，因?yàn)橛泻芏嗉夹g(shù)需要攻克。”蕭瀚補(bǔ)充道。

無(wú)獨(dú)有偶，北京衛(wèi)藍(lán)總經(jīng)理俞會(huì)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(guó)內(nèi)主流固態(tài)電池廠(chǎng)家中，寧德時(shí)代走的是硫化物固態(tài)電解質(zhì)路線(xiàn)，而清陶能源、北京衛(wèi)藍(lán)以及臺(tái)灣輝能走的是氧化物固態(tài)電解質(zhì)路線(xiàn)。

因此，對(duì)于提升固態(tài)電池能量密度，俞會(huì)根認(rèn)為：“負(fù)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(méi)有優(yōu)勢(shì)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(duì)于現(xiàn)有材料體系下，半固態(tài)電池能量密度下降問(wèn)題，業(yè)界似乎不愿提及?！睹咳战?jīng)濟(jì)新聞》記者就該問(wèn)題向鋰電行業(yè)人士多方求證，均未得到明確回復(fù)。

提升能量密度是方向

根據(jù)蔚來(lái)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(fù)極和納米級(jí)包覆以及超高鎳正極等多項(xiàng)核心技術(shù)。

興業(yè)證券認(rèn)為，蔚來(lái)150度電池包差異化核心創(chuàng)新點(diǎn)在于固液電解質(zhì)技術(shù)（原位固化）。蔚來(lái)對(duì)于該項(xiàng)技術(shù)的解釋是：“在電解質(zhì)和正負(fù)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(jiàn)，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(rèn)為該電池包提升能量密度主要依靠高鎳正極、硅碳負(fù)極和預(yù)鋰化。

不過(guò)，這三項(xiàng)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(dú)有。

光大證券在2020年4月的研報(bào)中就表示：“超高鎳三元材料+硅碳負(fù)極將成為鋰電池未來(lái)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(chǎng)商的研究方向。負(fù)極材料方面，1月13日，智己汽車(chē)在發(fā)布會(huì)上宣布，新車(chē)搭載上汽與寧德時(shí)代共同開(kāi)發(fā)的電池，首次采用“摻硅補(bǔ)鋰電芯”技術(shù)，單體能量密度達(dá)300Wh/kg。所謂的“摻硅補(bǔ)鋰電芯”，便是使用硅碳負(fù)極以及預(yù)鋰化。另外，國(guó)軒高科也在1月8日的科技大會(huì)上推出單體能量密度達(dá)到210Wh/kg的磷酸鐵鋰電池，該電池同樣使用了硅碳負(fù)極、預(yù)鋰化技術(shù)。

簡(jiǎn)而言之，除了原位固化技術(shù)，其余三項(xiàng)技術(shù)都是液態(tài)電池廠(chǎng)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(yuǎn)

寒冷的天氣會(huì)影響到鋰離子的活性，從而導(dǎo)致電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)航里程下降。平時(shí)標(biāo)注600公里的續(xù)航，冬天實(shí)際跑下來(lái)需要打六折。如何提升續(xù)航里程，成為新能源車(chē)、鋰電行業(yè)的關(guān)注點(diǎn)。

蔚來(lái)的“一聲驚雷”，掀起了新能源汽車(chē)?yán)m(xù)航里程新一輪的“軍備競(jìng)賽”。1000公里續(xù)航，成了一個(gè)標(biāo)志性的符號(hào)。

誰(shuí)是蔚來(lái)的固態(tài)電池供應(yīng)商，成了外界關(guān)注的焦點(diǎn)。目前來(lái)看，寧德時(shí)代、清陶能源、臺(tái)灣輝能、北京衛(wèi)藍(lán)最有可能。但記者通過(guò)采訪(fǎng)及查閱資料發(fā)現(xiàn)，寧德時(shí)代走的是硫化物電解質(zhì)路線(xiàn)，研發(fā)全固態(tài)電池，與蔚來(lái)半固態(tài)電池并不吻合。而臺(tái)灣輝能、北京衛(wèi)藍(lán)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(shí)間點(diǎn)或趕不上。

蔚來(lái)的這聲“驚雷”，令更多的人關(guān)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(guān)口需要攻克；很多高克容（正極材料的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)）的材料需要研究；很多工藝、設(shè)備需要研發(fā)。因此，希望蔚來(lái)150度電池包能促進(jìn)固態(tài)電池行業(yè)的發(fā)展。