4月19日，寧德時(shí)代在上海車展上首次發(fā)布了第一代凝聚態(tài)電池（Condensed Battery）。
據(jù)寧德時(shí)代首席科學(xué)家吳凱介紹，該電池以其高比能和高安全性能為賣點(diǎn)，是寧德時(shí)代在材料及材料體系的創(chuàng)新成果，相比目前的液態(tài)鋰離子電池的能量密度上限（350Wh/kg）高出30%，電池單體能量密度達(dá)到了500Wh/kg。事實(shí)上，凝聚態(tài)電池在市場(chǎng)上已經(jīng)討論了2年了，但是至今沒(méi)有人能講明白，它到底屬不屬于半固態(tài)電池？我們?cè)儐?wèn)了相關(guān)人士，但是對(duì)方并未對(duì)此問(wèn)題做出回應(yīng)！ 值得一提的是，目前市面上的主流電池中，三元鋰電池能量密度大概是250Wh/kg，磷酸鐵鋰電池能量密度差不多只有180Wh/kg。 不僅如此，寧德時(shí)代還透露，目前正在與合作伙伴開(kāi)發(fā)凝聚態(tài)電池民用電動(dòng)載人飛機(jī)項(xiàng)目，符合航空級(jí)標(biāo)準(zhǔn)并通過(guò)相應(yīng)測(cè)試，以滿足航空級(jí)別的安全和質(zhì)量要求。 寧德時(shí)代官網(wǎng)信息顯示，在這款凝聚態(tài)電池中，寧德時(shí)代針對(duì)超高比能化學(xué)材料的電化學(xué)反應(yīng)變化，采用了高動(dòng)力仿生凝聚態(tài)電解質(zhì)，構(gòu)建微米級(jí)別自適應(yīng)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)鏈間相互作用力，在增強(qiáng)微觀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的同時(shí)，提高電池動(dòng)力學(xué)性能，提升鋰離子運(yùn)輸效率。 除了驚人的能量密度外，凝聚態(tài)電池還聚合了包括超高比能正極、新型負(fù)極、隔膜、工藝等一系列創(chuàng)新技術(shù)，使電池能同時(shí)實(shí)現(xiàn)優(yōu)秀的充放電性能和較之于普通鋰離子電池更高的安全性能。 據(jù)悉，寧德時(shí)代將在今年晚些時(shí)候推出凝聚態(tài)電池的車規(guī)級(jí)應(yīng)用版本，年內(nèi)新電池也能實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。 凝聚態(tài)電池的電解液不同于普通鋰離子電池的電解液——100%液態(tài)狀態(tài)，“凝聚態(tài)”聽(tīng)起來(lái)也有點(diǎn)固態(tài)電池的意思。 盡管寧德時(shí)代的凝聚態(tài)電池究竟是否屬于固態(tài)電池的一種，行業(yè)內(nèi)對(duì)它的定性仍停留在猜測(cè)上，但是，一直以來(lái)，為了進(jìn)一步提高鋰離子電池在能量密度和安全性能方面的潛力，在固態(tài)和非固態(tài)電池的探索上，業(yè)內(nèi)各家公司都從未停止過(guò)腳步。 盡管全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化尚需時(shí)日，但是半固態(tài)電池寸積跬步，兼具固態(tài)、液態(tài)電解質(zhì)的優(yōu)勢(shì)。畢竟，目前主流三元液態(tài)電池一定安全性下已接近能量密度上限，半固態(tài)電池能量密度已達(dá)到360wh/kg，后續(xù)還可以繼續(xù)突破。 目前，鋰電池企業(yè)仍然面臨著倍率性能、循環(huán)壽命和成本等問(wèn)題。在發(fā)展方向上，半/固態(tài)電池的核心仍然是電解質(zhì)。目前主要采用聚合物和氧化物等復(fù)合材料。為了綜合提高電池性能，未來(lái)可能會(huì)繼續(xù)采用復(fù)合材料體系，并添加新型鋰鹽等物質(zhì)。為了提高能量密度，可能會(huì)采用高性能正負(fù)極，例如超高鎳、富鋰錳基和鋰金屬負(fù)極等，并且需要優(yōu)化工藝，如外部加壓和電解質(zhì)厚度平衡，以實(shí)現(xiàn)更好的性能表現(xiàn)。 從產(chǎn)業(yè)進(jìn)展上看，寧德時(shí)代、衛(wèi)藍(lán)新能源、清陶能源、贛鋒鋰業(yè)等均有普遍進(jìn)展，目前主流供應(yīng)商已經(jīng)有在車型上搭載應(yīng)用的預(yù)期，預(yù)計(jì)后續(xù)是產(chǎn)業(yè)推進(jìn)的主力軍，其新產(chǎn)品的發(fā)布和推進(jìn)將引發(fā)行業(yè)變化。 另外，現(xiàn)在許多新能源汽車制造商如豐田和本田，動(dòng)力電池廠商如LG能源解決方案和衛(wèi)藍(lán)新能源，以及上游鋰鹽廠商如贛鋒鋰業(yè)等，也都在大力推進(jìn)固態(tài)電池的研發(fā)和生產(chǎn)。他們希望通過(guò)固態(tài)電池的發(fā)展，逐步取代當(dāng)前主流的液態(tài)電池，以提高電池的能量密度和安全性能。這樣可以進(jìn)一步提升電動(dòng)汽車的性能和續(xù)航能力，同時(shí)滿足用戶對(duì)電池安全性的需求。 當(dāng)前，日本的夏普公司和索尼公司是固態(tài)電池技術(shù)的領(lǐng)軍企業(yè)。夏普公司于2017年推出了全球首款商業(yè)化的固態(tài)電池產(chǎn)品，美國(guó)的西門子公司、英國(guó)的Dyson公司等也在積極研發(fā)固態(tài)電池技術(shù)。 在中國(guó)固態(tài)電池技術(shù)進(jìn)入快速發(fā)展階段，當(dāng)前，中國(guó)有一批企業(yè)在固態(tài)電池領(lǐng)域進(jìn)行布局。 除了寧德時(shí)代公司以外，輝能科技在2022年公布了全球首個(gè)固態(tài)電池生產(chǎn)線。該公司計(jì)劃在2023年開(kāi)始大規(guī)模生產(chǎn)電動(dòng)汽車應(yīng)用的電池，并于2024年實(shí)現(xiàn)全面量產(chǎn)。這種電池具有高能量密度：質(zhì)量能量密度可達(dá)到383Wh/kg，體積能量密度為1025Wh/L，且可循環(huán)500次。 國(guó)軒高科此前也曾透露，公司的高安全半固態(tài)電池單體能量密度達(dá)360Wh/kg，配套車型的電池包電量達(dá)160kWh，續(xù)航里程超過(guò)1000km，預(yù)計(jì)今年批量交付。 固態(tài)電池行業(yè)重點(diǎn)研發(fā)企業(yè)基本情況對(duì)比
雖然各家在固態(tài)電池方面投入巨大，但是考慮到全固態(tài)電池本身的技術(shù)難度和高成本，可以說(shuō)，各家廠商在固態(tài)電池方面上的研發(fā)和落地現(xiàn)在都陷入了瓶頸期。 首先固態(tài)電池對(duì)于電解質(zhì)的選擇就存在難點(diǎn)。 現(xiàn)在已知的發(fā)展路線共有四種，分別為：聚合物、薄膜、硫化物和氧化物。其中，對(duì)于薄膜固態(tài)電池和氧化物固態(tài)電池，難以研制大容量動(dòng)力或儲(chǔ)能電池；聚合物固態(tài)電池則受限于現(xiàn)有聚氧化乙烯材料體系，無(wú)法在常溫下工作且難以兼容高電壓正極；硫化物固態(tài)電池則面臨電解質(zhì)對(duì)空氣敏感、制造條件苛刻、原材料昂貴、規(guī)模化生產(chǎn)技術(shù)不成熟等技術(shù)難題。
其次，如何解決固態(tài)電池的生產(chǎn)成本，和固態(tài)電解質(zhì)與電極有效接觸弱、界面抗阻過(guò)大，也是現(xiàn)階段固態(tài)電池發(fā)展中遇到的兩大問(wèn)題。 相比之下，半固態(tài)電池材料、工藝流程、產(chǎn)線設(shè)備與現(xiàn)有體系通用程度高，技術(shù)迭代速度快。據(jù)中科院物理所消息，2022年消費(fèi)電子級(jí)的半固態(tài)電池已成功應(yīng)用，動(dòng)力/儲(chǔ)能級(jí)半固態(tài)電池有望在2024年迎來(lái)應(yīng)用。 當(dāng)然，半固態(tài)電池最終量產(chǎn)的時(shí)間表還是取決于良率和成本兩個(gè)關(guān)鍵因素。如果一個(gè)車多跑幾百公里，但要多賣10萬(wàn)塊錢，對(duì)于大多數(shù)消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，是否具有購(gòu)買的價(jià)值，還需要市場(chǎng)進(jìn)一步檢驗(yàn)....
拍攝于2023上海國(guó)際車展寧德時(shí)代展臺(tái)
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