半固態(tài)電池“先行”，走到了哪一步？

面對日韓等國家在固態(tài)電池技術上的領先優(yōu)勢，國內(nèi)動力電池行業(yè)通過推行半固態(tài)電池技術，加速技術追趕，縮小與國際先進水平的差距。作為全固態(tài)電池技術成熟前的可產(chǎn)業(yè)化方案，半固態(tài)電池技術具有高安全性、與現(xiàn)有液態(tài)電池產(chǎn)線兼容性高、工藝簡單、成本較低等優(yōu)勢。

2024年，蜂巢能源、太藍新能源、清陶能源等電池企業(yè)紛紛推出半固態(tài)電池產(chǎn)品，推動固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2024年也被視為半固態(tài)電池裝車元年，目前來看，蔚來、上汽、廣汽等車企均已發(fā)布半固態(tài)電池方案并部分實現(xiàn)裝車。通過中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟統(tǒng)計的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，2024年上半年，我國半固態(tài)電池累計裝車量達2154.7 MWh。

國內(nèi)半固態(tài)電池制造商技術及進展

我國半固態(tài)電池制造商包括寧德時代、億緯鋰能、贛鋒鋰業(yè)、國軒高科、蜂巢能源等鋰電巨頭，同時還包括清陶能源、太藍新能源、衛(wèi)藍新能源等固態(tài)電池企業(yè)。

寧德時代，2023年4月19日發(fā)布凝聚態(tài)電池，能量密度500Wh/kg，2023年內(nèi)實現(xiàn)量產(chǎn)能力；2023年7月，寧德時代與商飛合資設立商飛時代，擬將凝聚態(tài)電池用于載人航空。

億緯鋰能，第一代產(chǎn)品是聚合物類固態(tài)電池的研究，目前已初步實現(xiàn)室溫下穩(wěn)定運行，將在微型電子產(chǎn)品中實現(xiàn)應用；第二代產(chǎn)品將進一步開發(fā)固態(tài)化界面技術，實現(xiàn)在高端消費類產(chǎn)品的應用；第三代產(chǎn)品，繼續(xù)提升界面的穩(wěn)定性，最終實現(xiàn)動力儲能市場的應用。億緯鋰能半固態(tài)電池目前已完成設計定型，并裝車驗證中。

贛鋒鋰業(yè)，第一代半固態(tài)電池在針刺實驗中表現(xiàn)出優(yōu)異的安全性能，針刺無起火、爆炸等現(xiàn)象，并通過槍擊、錘擊等極限安全測試，2022年，贛鋒一代半固態(tài)電池已在全球率先實現(xiàn)裝車運營，在動力、3C數(shù)碼及儲能電池中應用；第二代半固態(tài)電池則是金屬負極半固態(tài)電池，能量密度大于400Wh/kg，提高熱失控邊界，持續(xù)放電倍率大于5C，包括400Wh/kg、470Wh/kg、500Wh/kg多種規(guī)格，均通過各項安全測試。

國軒高科，擁有圓柱、方形、軟包等半固態(tài)電池產(chǎn)品體系，具體產(chǎn)品型號和性能指標配套不同客戶的開發(fā)和生產(chǎn)；半固態(tài)電池單體能量密度360Wh/kg，配套車型電池包電量160kWh，續(xù)航里程超1000 km；400Wh/Kg的三元半固態(tài)電池目前在公司實驗室已有原型樣品。

蜂巢能源，推出了第一代和第二代果凍電池，其中，第二代果凍電池突破了中高鎳摻硅體系膨脹的瓶頸，采用了二代果凍電解質(zhì)和一體化復合正極技術，有效地抑制了內(nèi)部短路的擴展。目前，蜂巢能源已經(jīng)建立了一個4800㎡的果凍電池試制線，并且第二代果凍電池即將進入B樣階段，已經(jīng)得到了國際某知名OEM的高度好評。2024年7月4日，蜂巢能源還發(fā)布了能量密度266Wh/kg的三元半固態(tài)電池產(chǎn)品，電池容量為150Ah，具備2.2C的快充能力和1800次的循環(huán)壽命。

清陶能源，2024年5月，上汽集團旗下智己品牌的L6搭載清陶能源光年固態(tài)電池上市，該電池為清陶能源第一代半固態(tài)電池，采用聚合物、氧化物復合固態(tài)電解質(zhì)的技術路線，保留了隔膜與10wt%以內(nèi)的電解液，正極為納米尺寸固態(tài)電解質(zhì)包覆的高鎳三元，負極為復合硅碳，結(jié)構上則采用方形鋁殼而非軟包電池設計，搭載準900v高壓架構，可實現(xiàn)12分鐘續(xù)航400km的快充性能。

太藍新能源，2022年重慶一期建成半固態(tài)電池產(chǎn)能0.2GWh，半固態(tài)小動力電池實現(xiàn)量產(chǎn)出貨；2023年重慶二期2GWh和安徽淮南10GWh動力電池產(chǎn)業(yè)園啟動建設；2023年4月推出4C超快充半固態(tài)電池；2024年8月長安汽車戰(zhàn)略入股，11月聯(lián)合長安汽車發(fā)布無隔膜半固態(tài)電池技術。

衛(wèi)藍新能源，2023年6月，360Wh/kg半固態(tài)鋰電池交付蔚來，續(xù)航突破1000km；2023年下半年量產(chǎn)交付280Ah儲能半固態(tài)電池，主要為三峽、海博思創(chuàng)、國電投等儲能項目供貨，目前，半固態(tài)鋰電池儲能柜已投入使用；并且已為多家國內(nèi)外無人機、機器人、便攜電源等客戶供貨320Wh/kg小動力半固態(tài)電池。

國內(nèi)半固態(tài)電池車企技術及進展

國內(nèi)車企以自主研發(fā)或合作方式推進半固態(tài)電池陸續(xù)裝車，布局半固態(tài)電池技術的車企包括傳統(tǒng)燃油車及新能源汽車巨頭，蔚來、賽力斯、上汽集團、東風汽車、長安汽車等車企紛紛與固態(tài)電池廠商展開合作致力于半固態(tài)電池的量產(chǎn)裝車，如蔚來與衛(wèi)藍新能源，賽力斯與贛鋒鋰業(yè)，上汽與清陶能源，長安汽車與太藍新能源等。

蔚來，2021年1月，蔚來發(fā)布150 kWh的半固態(tài)電池，采用了蔚來汽車與衛(wèi)藍新能源合作開發(fā)的半固態(tài)軟包電芯，單電芯能量密度為360Wh/kg；2024年4月，蔚來宣布搭載150 kWh電池包的2024款ET7，實測續(xù)航均突破了1000km，全新ES6、ET7、ES7、ET5、EC7和ET5旅行版共6款車型的手冊中都添加了關于150 kWh電池包的詳細信息。

賽力斯，SERES5搭載贛鋒鋰業(yè)第一代固態(tài)電池，能量密度為260Wh/kg，2023年6月已經(jīng)實現(xiàn)交付。

上汽集團，2024年5月旗下品牌智己L6車型搭載清陶能源光年固態(tài)電池上市，按計劃，10月該車型將正式交付用戶。

東風汽車，2022年1月，由東風汽車與贛鋒鋰業(yè)合作開發(fā)的高比能固態(tài)電池，成功在東風E70搭載；2023年1月，東風嵐圖“追光”量產(chǎn)車型正式下線，采用能量密度為170 Wh/kg的半固態(tài)電池。

長安汽車，2023年11月，長安汽車表示公司半固態(tài)、固態(tài)電池能量密度達到350-500Wh/kg，將于不晚于2027年逐步量產(chǎn)應用，2030年實現(xiàn)全面普及應用；2030年將推出液態(tài)、半固態(tài)、固態(tài)等8款自研電芯，電池產(chǎn)能將達到150GWh以上；2024年4月，長安汽車表示集團研發(fā)的半固態(tài)電池將于2026年年底上市；2024年11月，聯(lián)合太藍新能源發(fā)布了無隔膜半固態(tài)電池技術，無隔膜半固態(tài)動力電池在2024年將實現(xiàn)方形鋁殼電池樣件生產(chǎn)，2025年實現(xiàn)批量生產(chǎn)樣包開發(fā)，2026年實現(xiàn)裝車驗證。

半固態(tài)電池技術路線

半固態(tài)電池電解質(zhì)技術路線主要以聚合物電解質(zhì)跟氧化物電解質(zhì)的發(fā)展方向為主，聚合物固態(tài)電解質(zhì)質(zhì)量輕、粘彈性好、機械加工性能優(yōu)良，但由于聚合物電解質(zhì)中離子傳輸主要發(fā)生在無定形區(qū)，而室溫條件下未經(jīng)改性的聚合物結(jié)晶度高，導致離子電導率較低，影響電池大電流充放電能力，因此在技術研究方向上去降低聚合物結(jié)晶度可以進一步提高電導率和離子遷移數(shù)，提升動力學性能，另外通過設計和合成新型聚合物電解質(zhì)，可以實現(xiàn)更高的離子電導率；氧化物固態(tài)電解質(zhì)分為晶態(tài)和玻璃態(tài)兩類，晶態(tài)固體電解質(zhì)化學穩(wěn)定性高，可以在大氣環(huán)境下穩(wěn)定存在，有利于固態(tài)電池的規(guī)模化生產(chǎn)，目前技術研究方向為提高室溫離子電導率及其和電極的相容性兩方面。

半固態(tài)電池正極材料路線，2023年之前以中鎳三元與磷酸鐵鋰應用為主，之后高鎳三元憑借其高能量密度成為了半固態(tài)電池正極材料的可選項，鐵鋰技術路線以高壓密材料以及磷酸錳鐵鋰為技術發(fā)展趨勢，隨著半固態(tài)電池技術的發(fā)展，正極材料的涂層改性和界面優(yōu)化成為進一步優(yōu)化方向，旨在提升材料的電子電導率和離子擴散系數(shù)，提升電池整體性能。

半固態(tài)電池負極材料路線，硅基負極和鋰金屬負極以其高比容量和低成本潛力成為未來技術發(fā)展主要趨勢，其中鋰金屬負極作為半固態(tài)電池負極材料的終極形態(tài)，其高理論比容量和低電極電位為實現(xiàn)高能量密度半固態(tài)電池提供了可能。

小結(jié)

就目前固態(tài)電池市場而言，無論是全固態(tài)電池的成本問題，還是電池性能的問題，都不是短時間內(nèi)能夠解決的，當全固態(tài)電池這些問題無法解決時，動力電池很可能會止步于半固態(tài)電池階段。而半固態(tài)電池的能量密度高于傳統(tǒng)的液態(tài)電池，提供了更長的續(xù)航里程，具有更高的安全性能，相較于傳統(tǒng)液態(tài)電池具有顯著的綜合性能優(yōu)勢。

參考來源：

太藍新能源《固態(tài)鋰電池技術發(fā)展白皮書》

中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟

各企業(yè)官網(wǎng)、發(fā)布會及公開消息

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