半固态电池，何时能唱主角？
新能源前瞻（ID：xinnengyuanqianzhan）原创
文 丨 沈十六
编 丨 和 畅
日前，大众旗下电池子公司PowerCo发布公告，称公司试验证实，其与QuantumScape合作打造的无负极固态电池样本，能够做到充放电1000次。且在测试完成时，电池“几乎没有老化”，仍能够保持95%的电池容量。
这样的数据无疑是在“革”液态电池的命，让还未大范围量产装车的半固态电池陷入尴尬之地。
目前新能源汽车市场上，磷酸铁锂电池和三元锂电池是主流的动力电池技术，也均为液态电池。相对半固态电池和固态电池来说，液态电池在安全性和续航上较弱。
而在搭载150kWh的半固态电池的蔚来ET7“一口气”跑出1044公里后，更多消费者忘记了续航焦虑这件事。据悉，蔚来的半固态电池将在4月量产。
来源/蔚来汽车官方网站 新能源前瞻截图
固态电池则在安全、续航里程、不老化等方面优势更明显，所以也被看做是“下一代电池技术”。
不过，也有业内研发人员认为，固态电池技术瓶颈太高，太像“PPT骗局”，反倒是半固态电池已经率先实现装车，是优秀的过渡产品。
据新能源前瞻不完全统计，卫蓝新能源、清陶能源、国轩高科、孚能科技、蓝固新能源的半固态电池已经悄悄在2023年上车。
随着固态电池研发进程高歌猛进，半固态电池会“昙花一现”，还是会做好“固液”电池技术过渡期的守护者呢？
01
半固态电池装车元年
蔚来ET7的长途测试，打响了半固态电池量产装车的第一枪。
2023年12月17日，蔚来CEO李斌亲自驾驶蔚来ET7，从上海出发，行驶到厦门龙掘东服务区。跑满全程1044公里后，还剩下3%的电量。
蔚来ET7搭载的150 kWh电池正是半固态电池。
此前，业内主流的动力电池是液态电池，主要材料为正负极、隔膜和电解液。著名的麒麟电池与神行超充电池也是液态电池的一种。液态电池的“反义词”自然是固态电池，固态电池是指电池内部的正极、负极和电解质均采用固体材料，并去掉隔膜的电池。
蔚来ET7搭载的半固态电池，夹在液态电池和固态电池之间。半固态电池的电芯同时存在固态电解质和电解液，电解液含量占比在5%-10%，而超过10%的就是液态电池。
该电池包的能量密度达360Wh/kg，续航里程突破1000公里。李斌在冬测结束后表示，“蔚来150 kWh电池是目前全球量产能量密度最大的电池包，能够适配蔚来所有在售车型。”
半固态电池的能量密度可见一斑。
固态电池投资部研究员贾宇表示，“液态电池的理论能量密度上限在300Wh/kg左右，但仅仅是半固态电池的能量密度能达到350Wh/kg，而且这还不是半固态电池的极限。”蔚来ET7在低温之下也能取得上千公里的成绩，与NEDC工况1000公里续航之间，差距极小，侧面体现了半固态电池在低温环境下的优越性能，直接解决了用户的“冬日续航恐慌”。
一位东北的蔚来ET5车主表示，“夏天能开350公里左右。但是冬天，东北的温度降低到零下20度，大概只能开210公里。”
来源/蔚来汽车官方网站 新能源前瞻截图
事实上，蔚来，东风、赛力斯等车企已成功实现半固态电池的装车，甚至已经开始交付。而长安深蓝、智己、埃安、高合等车企普遍规划2025年前装车半固态电池。
中国银河证券的研报显示，半固态电池2024年即有望在新能源汽车市场量产装车，2030年可见大规模商业化的全固态动力电池。
2024或成为半固态电池“装车元年”。
02
全固态电池困在研发阶段
相较于半固态电池，全固态电池“上车”的脚步慢了不少。
大众、宝马、丰田、奔驰、日产等知名汽车品牌，规划在2025年至2030年期间推出搭载全固态电池的纯电动车。
值得一提的是，在2023中国汽车供应链峰会上，江西安驰新能源科技有限公司总经理徐小明表示，虽然丰田说“2027年可以量产全固态电池”，但他们每隔三年时间就会提一次“大概五年之后会量产”也是人尽皆知。
“实际上，现在（情况）谈五年之后（全固态）量产，基本上等于说，时间表是无限搁置的。”
贾宇也认为，全固态电池量产遥遥无期。“液态电池转固态电池，其实就是把电解液逐渐换成固态电解质的问题。最后，市场需要的是一个成本可控且综合性能能打的产品，这种东西谁都说不准，只能广泛布局、各自下注。”
来源/视觉中国
现阶段，固态电池主要分为聚合物、氧化物和硫化物三大类固体电解质，各有优缺点。据财信证券研报，聚合物固态电解质存在电导率低、能量密度低等不足; 氧化物固态电解质由于质地硬，界面阻抗大等问题，只能在薄膜电池、高温、小电流条件下工作；硫化物固态电解质电导率最高，开发潜力大，但存在对湿度极其敏感等难题。
加工成本方面，硫系加工成本比较高，氧化物方面成本较低。此前全球调查机构SNE research的数据显示，全固态电池中最有前途的硫化物固体电解质的主要原料硫化锂（Li2S）为1500—2000美元/kg，是锂离子电池电解液的200倍以上。
国内主流路线以氧化物为主。卫蓝新能源、清陶能源、辉能科技等中国头部固态电池公司，都是以氧化物材料为基础的固液混合技术路线为主。
国泰君安证券认为氧化物电解质在国内发展较快，目前常用氧化物体系跟电解液或聚合物复合制成固液混合电池，产业链基本成熟有望率先大规模生产，成为液态锂离子电池体系的有效补充。
从长远的角度来看，硫化物固态电解质的研发难度高，但因其优异的性能和较大的潜力，丰田、LG、松下等日韩企业选择其为主要技术路径。
一位固态电池的研究员表示，“全固态电池决定电池内阻和倍率性能的离子电导率、固-固界面接触和循环性能等问题，目前还处于研发阶段，距离量产的距离较远。我个人偏保守，预计在2030年左右，全固态电池都不一定能产业化。”
03
半固态电池会否“昙花一现”？
显然，率先上车的半固态电池前行步伐稳健。
据业内人士介绍，半固态电池制备工艺流程可以更多地兼容传统锂电池生产工艺。例如卫蓝新能源半固态电池之所以能快速推向市场，就是因为它尽可能地借用现有液态电池装备和工艺，其中仅有10%-20%的工艺设备要求不同。
业内人员闻舟就表示，“后期如果能够实现技术水平突破，就可以通过改造液态电池产线生产半固态电池。”
而全固态电池虽然可以兼容液态锂电池正、负极材料、电极极片制备等工艺流程，但需要额外的工艺。比如，把电解质涂覆在电极片上、UV照射消除静电电荷、烘烤等，与传统液态电池的差异较大。
财经评论员张雪峰向新能源前瞻表示，半固态电池借用现有液态电池设备和工艺，相对于全固态电池来说，仅有少量工艺需要进行调整，这降低了产业转型的门槛。
在成本方面，固态电池数倍于半固态电池的造价，也给了半固态电池“机会”。
根据中邮证券测算，目前半固态电池较液态电池成本高出30%以上。预计半固态电池规模化量产后，成本比液态锂电池高10%-20%。而据日本科学技术振兴机构估算，制造全固态电池所需的设备成本是锂离子电池的10-20倍。
闻舟表示，半固态电池目前成本比传统锂电池略高，相较全固态电池处于较低位置。
就有消费者咨询了特斯拉Model 3长续航版78.4kWh三元锂电池的更换费用，在包含工时费的情况下，费用为14.9万元。
来源/特斯拉官方网站 新能源前瞻截图
作为对比，蔚来汽车联合创始人、总裁秦力洪也说到了150kWh半固态电池的价格，“该电池包成本相当于一辆蔚来ET5”，而蔚来ET5的起始价为29.8万元。
显然，这也论证了闻舟的观点。
另一方面，半固态电池的生产过程变化不大，有利于其产能提升以及抢占市场。所以闻舟就认为，半固态电池虽然是折中路线，在未来仍然会有一席之地。“当然，液态电池也在能量密度、安全性等方面不断改进，未来很长一段时间里，它依然是主流技术。”
在谈到动力电池的发展方向时，张雪峰则表示，全固态电池在安全性和性能上更具优势，可能最终成为行业主流。随着技术的不断进步，全固态电池有望逐步降低成本并实现规模化生产，从而更好地满足未来电动车和储能市场的需求。
“虽然半固态电池结合了液态电池和全固态电池的特点，但其发展可能更像是过渡方案，逐步推动市场向更先进的全固态电池演进。”张雪峰如是说。
*题图以及部分配图来源于视觉中国。
*文中贾宇、闻舟为化名。
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