电动车困局,半固态电池能解吗? 新能源电动车大电池能饿死吗 电动车未来电池怎么处理
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2024-04-18 10:55:18
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文|韩永昌

编辑|李勤

特特斯拉用10%的裁员,展示了这家电动汽车龙头公司的增长疲态。中国的纯电车增速也开始被混动车超越,欧洲市场更是以奔驰为代表,模糊了全面电动化的时间节点。

电动汽车的终极图景,难靠当下的液态电池撑起,半固态、固态,成为了点燃市场情绪的新燃料。

智己汽车官宣“固态电池量产上车”,引发该公司CEO刘涛和腾势总经理赵长江隔空互呛。广汽埃安旗下昊铂于4月12日发布“全固态”电池,也让行业震惊。

资本市场为之骚动。业务涉及固态电池电解质材料,并且向清陶能源等企业送样的三祥新材,7天收获6个涨停板,德福科技、翔丰华出现20%涨停,最为疯狂时,Choice固态电池板块80只成份股中76只飘红。

但在智己官宣次日,其电池供应商清陶能源在直播中淡化了“固态电池”的说法,称智己采用的是清陶第一代产品,为“半固态电池”。不过,这也只是小插曲。

按照智己汽车的说法,搭载半固态电池的智己L6光年版,年内就可交付,而更关键的是,其还具备支持大规模工业化的性能和指标:预售价不到33万元(实际售价会更低),支持上千公里续航,兼顾最高3C倍率的快充等。

甚至预售33万元,可能也不是智己为了市场的流血补贴举措,据36氪从产业链多位人士了解,清陶能源对行业的报价就在0.65元/Wh左右。这个价格只比三元锂电池每瓦时贵出0.1元。

成本、性能和交付都已就位,半固态电池会成为纯电车需求困境的破局者吗?固态电池的图景是否因此而更加清晰?

「半固态电池有何进步」

想要理解智己的半固态电池,要先从技术层面看起。

智己L6光年版的半固态电池供应商是上汽投资的清陶能源,这也是国内固态电池企业的明星公司之一。

抛开应有的高能量密度正负极和固态电解质不看,清陶能源这款半固态电池的主要技术亮点是“干法一体成型”工艺,这是一个崭新的名词。

智己官方表示,干法固态电解质层一体成型技术大大降低了正极和电解质之间的阻抗。

有电池研发人员对36氪分析称,从实现路径看,这其实是离型膜转移涂覆技术,将固态电解质转移至极片表面,智己官方的说法是干法一体成型。

鉴于离型膜涂覆技术已经比较成熟,因此,干法一体成型技术,“名字很新,实则不算太大创新”。

而且清陶能源CEO李峥明确指出,“为增强固态电解质的锂离子导电性,我们在电解质中加入了10%的浸润液”。这也是半固态电池的通常做法。

作为对比,蔚来汽车所采用的卫蓝新能源的半固态电池,一个核心技术为原位固化。

原位固化技术很有突破性。但问题在于,新技术总要带来制造上的问题。据36氪了解,蔚来之所以多次跳票150度电池包,很大程度上是因为“原位固化的良率做不上去”。

清陶的半固态电池还有一个争论点在于隔膜。半固态电池和全固态电池一个很重要的区别是隔膜是否存在。如果清陶将隔膜取消,那么也是电池技术的重大进步,起码卫蓝没有做到。

虽然在智己的宣传视频里看不到隔膜的存在。但在抖音直播中,清陶能源李峥清楚的展示,智己L6所搭载的半固态电池,是清陶第一代电池技术。而第一代电池技术,是存在隔膜的。

这也得出一个结论,智己L6光年版所采用的半固态电池,采用成熟技术居多。成熟技术的好处是在量产上困难较小,想必这也是智己L6敢将光年版定价不超过33万的原因之一。

对比蔚来的150度电池包,智己仅用了133度电就做到了续航超过千公里,在能量密度上似乎已经有了显著提升。但实际情况可能不然。

智己L6的光年电池支持3C倍率的快充,而电池的倍率性能和能量密度几乎是此消彼长的存在,很难在提升倍率性能的同时,也提升能量密度,这也是为什么宁德时代在发布第一代4C倍率的神行电池时,没有公布能量密度的原因。

清陶能源CEO李峥在直播时明确指出,这款电池包“不增加体积和重量”。在智己的宣传图中,我们也能看到,智己L6光年版133度电池包与100度电池包采用的电芯尺寸和设计基本一致,都是204颗方形电芯,这种成组形式在行业内并不陌生,智己LS6也采取了如此排列方式,成组效率在70%-80%左右。

虽然智己L6光年版目前并未登上工信部公告,但是超强性能版100度电池包已经公示,其电池包重量为585kg。


工信部公告

因此,如果光年版半固态电池包重量同样是585kg,电量133度,电池包系统能量密度约为227Wh/kg。

再将成组效率折中为75%,电池单体能量密度约为302Wh/kg,如果电芯能量密度想超过360Wh/kg,成组效率会降至63%左右。这是比亚迪2020年的水平,在如今动辄成组效率80%以上的局面中,想必智己不会允许旗下车型电池包的成组效率低于70%,毕竟底盘的空间每一寸都很宝贵。

这也意味着为了做快充,智己舍弃了部分能量密度。那么为什么智己L6仅用了133度电池包,便做到了蔚来150度电池包的续航水平,想必跟整车质量、热效率、风阻等多方面综合水平有关。

智己L6光年版目前并未登上工信部公告,因此更多的信息还需要等待智己进一步披露。目前市面上对于智己半固态能量密度368Wh/kg的论调,均来自清陶早期对其第一代半固态电池产品的宣传。而智己官方的海报中,没有明确公布能量密度。

以目前汽车行业的竞争形式,能量密度超过蔚来半固态电池包的话,很难不拿来做宣传。

不过,智己L6的半固态电池包,兼顾了续航千公里和3C快充,这几乎是市面上能看到的性能最为出色的电池产品,没有之一。如果这款电池包真能做到大规模交付,那么智己对推动半固态电池的量产上,确实做了突出贡献。

「133度电池包的造价谜题」

半固态向来以造价昂贵而著称。

据36氪了解,目前大部分半固态电池的成本要接近2元/Wh。这也是为什么“一个150度电池包的价格相当于一辆ET5”,因为150度电池包光电芯成本就要30万。

智己L6光年版电池包的造价是个谜题,毕竟成本决定了这款电池包是否能大规模量产。

清陶能源一直以低成本闻名,公司CEO李峥在多个场合均提到,清陶能源第一代半固态电池的成本与液态锂电池相当,第二代准固态电池成本较液态电池低20%,2027年量产的第三代全固态电池,成本较液态锂电池减少四成。

有接近上汽的人士告诉36氪,清陶能源半固态电池包的成本大概能做到0.65元/Wh左右,不会超过0.7元/Wh。这个价格有些超出清陶对第一代产品的预期,但对行业来说已经极具突破性。

如果按照0.65元/Wh来计算,这款电池包的电芯成本在8.65万元。智己L6超强性能版搭载了100度三元电池包,按0.5元/Wh来算,成本则在5万元。

光年版比超强性能版约贵3.1万元,而133度电池包,比100度电池包约贵3.65万元。除了电池包以外,两款车型的其他配置相同,这是合理的价格定位。

但如果用材料成本来推测,却很难得出一致的结论。

这款半固态电池,使用了超高镍正极和硅碳负极。一般来说,超高镍正极的含镍量起码会超过8成,也就是811材料,甚至能达到9系。

36氪了解到,高镍811材料比普通的中镍523材料普遍要贵25%左右。按正极材料在电池成本中占比40%,普通的中镍(523)三元电池价格为0.5元/Wh来计算,仅811材料的增加,就会将电池价格增加到0.55元/Wh。

也有固态电池从业者对36氪分析:“如果是比较纯粹的半固态,可能是在隔膜上涂一层陶瓷氧化物,这一块成本至少就得增加0.2/Wh或者很高。除非是某种折中方案,不去追求过高的能量密度,安全性能也会好一些。”

因此,多种新材料以及新工艺的应用,这些成本综合下来,电芯价格很难止步于0.65元/Wh。

如果清陶真的将133度半固态电池包的成本做到了0.65元/Wh,这几乎可以称为革命性的进步。这种成本已经让半固态电池具备了大规模交付的条件。

要知道制造业都需要规模化来降低成本。此前固态电池厂商辉能科技曾测算,当产能在1GWh时,辉能的固态电芯成本是液态电芯的1.6倍,当做到7GWh时,其成本与NCM622基本持平。

如果按每辆车搭载150度半固态电池包来计算,7GWh的出货量,可以搭载约4.6万辆电动汽车。这需要蔚来,智己,以及即将推出半固态电池车型的车企共同努力。

据动力电池产业创新联盟数据,去年全年和今年1-3月份,蔚来的供应商卫蓝科技出货量累计已经有1.57GWh。如果智己L6在下半年形成规模化出货,7GWh的目标,或许在2025年就可以达到。

但眼下,在半固态出货量没有形成规模化的情况下,即便是宁德时代,也无法将半固态电池的成本做到规模交付的水平。

目前市面上的半固态电池量产车型中,极氪009和001最具代表性,两款车都搭载了宁德时代的麒麟电池包,而且续航支持千公里。

其中,极氪009ME版(半固态)比WE版售价高出8.8万元,极氪001的选配千里版套装(半固态)要花10万元。售价58.8万元的极氪009ME版的具体销量并没有官方数字,但极氪001的千里版套装明确表示限量1000台,目前已经停售。

如此对比来看,智己L6光年版仅比超强性能版贵3.1万元左右,实在是个奇迹。当然,也有行业人士对36氪分析称,这是个小批量交付的产品,初期不会做大规模。

智己CEO刘涛则表示,量产之初,“第一代光年固态电池”会有一定限量,毕竟“干法一体成型工艺”需要产能爬坡。目前的计划是,L6光年版车型将在今年下半年量产交付,短期内产能会有一定限制,但爬坡的速度会非常快,年内会规模化量产交付。

对于以上关于光年版半固态电池包技术层面与成本结构的猜测与推论,36氪曾与清陶能源负责人寻求交流,截至发稿,未获回应。

智己L6半固态电池包的水平到底如何,还需要等待。能否大规模交付,是检验电池的唯一标准。但这场引发固态电池热潮的讨论,还未停止。

固态电池的核心是固态电解质,固态电解质的稳定性,给了电池产品更高的性能天花板,同时也带来了目前难以解决的问题——固固界面。

为了推动量产,行业给出了折中方案,半固态电池。半固态大概可以分为两种技术方案,一种是极片中间使用固态电解质,但在极片侧涂一层特殊的电解液,通俗来将,就是给固固界面加了一层“润滑剂”,以此来改善界面问题。另外一种是用凝胶状的电解质和正负极来配合,这样也能改善界面问题。

前者有太多代表性企业,清陶的半固态电池就是如此,后者以宁德时代为代表,其凝聚态电池便使用了凝胶状的电解质材料。

前述人士告诉36氪,固态电池中,哪怕只添加一点电解液,效果都能立竿见影。因此,只要使用了电解液的电池,都没有根本性的解决固固界面问题,也不能称之为固态电池。

而一切所谓的湿润剂、浸润剂等等,只要是为了解决界面问题而存在于极片侧的液体,都可以归类为“电解液”。

当然,这并不是否定半固态电池,较之当下的液态电池,半固态优势十分明显,即能量密度更高。如果半固态电池成本下降,大面积铺开,会让当下的电动车续航里程普遍再上一个台阶,这会让新能源车渗透率再次加速。

更重要的是,半固态和固态的产业链很大程度可以共用,比如正负极材料、固态电解质等。半固态电池的上车,会加速固态电池材料上的规模化生产,这也为固态电池量产在成本上提前铺路。

日本丰田将固态电池的量产节点放在2027年,作为全球动力电池产业链最完善的国家,中国的固态电池只能提前,不能延后。所以清陶、昊铂等都将固态电池的量产节点放在2026年。

这已经不是公司之间的竞争,而是产业体系之间的竞赛。这场竞赛中,掌握了半固态电池,可能就掌握了成功的一半钥匙。

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