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專訪|首個量產準固態電池「白馬非馬」?清陶能源李崢逐一回應熱點爭議!

2024-04-30財經

財聯社4月30日訊(記者 曾楚楚 劉越)近日,行業對半固態電池「白馬非馬」、成本太高仍有液體沒必要等爭議的討論不絕於耳。而智己汽車準固態電池供應商——上汽清陶能源科技有限公司(下稱「清陶能源」),無疑處於風口浪尖。

對此,在第十六屆重慶國際電池技術交流會/展覽會(CIBF2024)中,清陶能源總經理李崢接受財聯社記者專訪,回復市場關註與困惑。其中,關於固態電池量產上車的「白馬非馬」的問題,李崢表示,「不是每一種半固態技術未來都能夠發展到全固態,按照我們的設計,我們的半固態是到全固態的必然發展過程。」

據李崢表示,清陶能源第一代半固態電池液體含量5-15%,已量產;第二代固態電池液體含量小於5%,正在小試中,預計2024年量產;第三代全固態電池正在驗證中,預計2027年量產。其中,一二三代固態電池成本相較於液態電池降本0%、20%、40%,產線器材更新程度30%、60%、70%。

提及業內測算半固態電池成本大概在1.5元/Wh時,李崢連忙搖頭澄清:「沒有那麽貴,此半固態非彼半固態,半固態路線不一樣,成本差異會很大。價格可參考智己L6報價,同一汽車配置下,唯獨的差別是多出33度電,多賣3萬元。」此外,李崢逐一回應了固態電池量產中的其他市場熱點話題。如關於固態電池最終量產成本、為何清陶能源的固態電池仍需註液、以及如何看待國內趕超固態電池量產的「矛」豐田汽車等。

(清陶能源總經理李崢。在此頁PPT展示時李崢提到,圖中量產規劃與三代固態電池路線幾年前早已公開。 財聯社記者 攝)

以下為訪談實錄:

財聯社:智己憑借「首個準固態電池量產上車」帶火固態電池,讓業內看到固態電池量產曙光,但是關於「白馬是不是馬」的爭議引起廣泛討論,半固態電池僅是過渡產品?為何您認為半固態是往全固態的一個必要的過程,以及清陶能源的半固態電池是否能夠為未來的全固態電池奠定基礎?

李崢:現在市面上有多種半固態技術,但不是每一種半固態技術未來都能夠發展到全固態,有些半固態只是現在液態電池的改進,改進以後就不會再往全固態發展了。現在都叫「半固態技術」,其實裏面比較大的差異是電池的結構有沒有改變,電池中間輸運鋰離子的是液態還是固態。**

真正能在未來為發展全固態電池奠定基礎的好的半固態電池和相關的技術是應該得到尊重和支持的,只有這樣才能逐步發展至全固態。一步到位把7顆龍珠都湊成很難,但是你湊成一兩顆,不代表它沒意義,要逐步去做事,總會一點點做成的。

清陶這一代產品現在用高鎳正極,是因為現在高鎳正極是有產業基礎的,鎳基正極材料能夠相容已是TWh級別產能規模的液態電池,形成了很龐大的產業鏈,一個產品要先找到套用場景,才能逐步的量產起來,商業不是簡單的科學技術研究。

但這不代表說未來固態電池一定是高鎳三元的發展方向,也不代表清陶能源的固態電池一直采用高鎳體系。未來正極材料有兩個主要發展方向,分別是高鎳和錳基。高鎳材料基本上現有產品的克容量已經達到天花板,錳基材料後面的發展前景還很大,但是錳基材料與電解液體系相容性和錳溶出效應的問題非常突出,所以錳基正極材料更適配於固態電池。

我們下一步就要把這些錳基的正極材料在半固態電池裏用好,為支撐錳基正極材料規模化量產打好基礎。錳基正極材料除了克容量可以進一步提升以外,還有提升電壓平台和降低成本這兩大優勢,透過提升單體電壓平台,可以減少新能源汽車電池系統中電芯的串聯數量,進一步簡化電池系統;同時錳元素資源相較於現在三元的相關元素材料,儲量相對豐富,可以有效降低成本。

財聯社:現在的半固態電池跟液態電池的制造的流程工藝和產線的差異性?相對於液態電池,半固態或固態電池的器材和制程是全新的流程嗎?

李崢:首先第一個最大的區別是固態電池電解質直接在正極極片表面成型,這樣做的目的是形成穩定的固態離子傳導層,提高界面穩定性。同時還有復合正極設計,為了讓電池的體系更致密,針對正極材料就需要透過固態電解質包覆層的設計,在極片內部形成離子傳輸網絡。相較於液態電解液無孔不入,每一個正極材料中的鋰離子都能「脫出」和被輸運,而固態電池則需要在極片內部形成固態的電解質傳輸網絡,構建類似液態電池電解液浸潤的結構,幫助鋰離子輸運。只有實作這樣的效果,才能進一步把電池材料做致密,減少貯存液體的空間。

現在這一代產品,我們已經在固態電解質成型的工藝中采用了幹法成型工藝,使電解質層足夠致密化;更進一步的,我們的下二代電池將在極片成型中也采用幹法工藝,從而克服塗布工藝無法做到極片致密化的問題,這是工藝上的革命。

在未來全面量產全固態電池時,我們可能會面臨眾多材料、工藝和器材問題。若每個環節的可靠性僅為90%,那麽整體的可靠性將大打折扣,這是一個乘積效應。因此,在全固態電池量產之前,必須確保每一環節的可靠性足夠強大,解決這些可靠性問題,需要產業支撐和大規模量產。

我們材料在革命,工藝也在革命。在這個過程中,我們需要一代又一代的產品來推動這一工作。相較於液態電池,我們第一代半固態電池有大概30%左右器材都是全新的,下一代約60%的器材是全新的,到了第三代全固態電池,基本上除了最後充放電流程以外,都跟現在液態電池的不一樣。

我們始終認為一步到位解決所有問題是不現實的,必須循序漸進,逐步提升。我們現在正在透過「半固態-準固態-全固態」的發展路徑,帶動行業中上遊的材料廠家和器材廠家一起升級,共同推進產業進步。

財聯社:公司第一代半固態電池仍有液體,對於一些關於安全性提升似乎不是特別明顯的觀點,您怎麽看?

李崢:潤濕劑解決的是全固態的接觸問題,但是註液的配方是有變化的,現在70%的工藝和液態電池還一樣,也就意味著你的電池不可能做到全致密,所以需要一些液體去浸潤,但是它的對於液體的要求比跟原來的電解液已經完全不一樣。

1991年索尼發明了商用的鋰電池,那個時候鋰電池的電解液配方就是簡單的有機溶劑,溶解了鋰鹽,但是當時電池的迴圈壽命很差,這是因為電化學反應的材料界面不穩定。這些年來電解液的配方一直在做加法,不斷提升迴圈壽命,所以現在電解液各家都是秘方,裏麪包含多種有機物,但不斷增加的添加劑也恰是安全性的問題的來源。

如果只是回歸到讓它做浸潤,其實液體的配方不復雜,只是簡單有機溶鋰鹽,把那些閃點低的添加劑盡量去掉。因為對於固態電池體系,用固態電解質來提升電極材料的穩定性,可以起到原來添加劑與電極反應形成穩定界面的類似效果。當然,隨著電池體系的不斷升級,液含量會不斷降低,只要存在固液界面,一定不會完全沒有界面穩定性問題,最終完全去掉液體,需要一個發展的過程。

財聯社:半固態電池能量密度相對液態電池增加不是特別顯著,增加的固態電解質反而比較會影響快充效能。半固態與快充還有長續航的發展會不會互相沖突?

李崢:充電速度跟正極、電解質、負極都有關系,我們透過材料和電池結構的協同設計,任何材料體系電池都可以實作快充,只不過是付出了多少成本實作快充。

如果是單一的用離子傳導材料對比,固態電池離子電導率比電解液還要差一些的,但是我們認為這種「apple to apple」單一指標的對比不太有意義。因為,電池內部可以有不同的結構設計,譬如極片面密度、厚度可以調整,同樣可以達到快充的目的。

另外,電池還要適應整車系統,比如與一些品牌實作的「幾C」(電池充放電倍率)快充電池相比,他們的材料體系是液態的,確實傳輸速度更快,但我們可以從系統上想辦法,比如做800伏系統,從系統上互補。不能把所有的需求,都透過材料本身解決,有的效能需要材料本身解決,有的效能透過電池結構可以解決,有的效能需要整車系統來解決,只要大家是協同起來,最終提供給消費者的產品就是滿足市場需求的具有性價比的商品。

在現在電池開發過程中,清陶能源與上汽集團成立合資公司,建立了互信機制,在電池效能提升上大家共同努力。從消費者角度來看,不是關註電池本身「幾C」,而是更具體的多長時間充多少公裏,最後的產品是汽車,電池、電池裏的材料都是車的一部份。

財聯社:開創性產品量產早期,成本相對較高。業內有數據測算半固態電池初期量產成本1.5元/Wh,公司現在的半固態電池量產的成本比液態高很多?據您介紹,到公司量產全固態電池時,成本會比現有的液態電池降本30-40%,如何實作?

李崢:其實沒有,成本方面需要保密。作為參考,此前公布的智己L6的預售價格,133度電的車賣33萬元,同級30萬元的中間差價是3萬元,車的配置上是沒有差別的,唯獨的差別是多出33度電,多賣3萬元。相較於業內測算,我們沒那麽貴,因為「此半固態非彼半固態」,半固態路線不一樣,成本差異會很大。

還有一個很大的差異,譬如我在演講中提到,不應該將「半固態電池」和「凝膠態電池」劃等號。有些其他方式實作的「半固態電池」可能有比較大的一致性問題,動力電池在新能源汽車中大量需要串聯,這要求電池的內阻等效能盡可能一致,否則就會出現差異偏差,加速失效。電池生產制造如果一致性不好,會導致配組率降低。

電池的一致性主要從生產制造環節去把握。從材料的角度來說,生產制造的一致是靠材料的規模化量產實作的,我們生產固態電解質是大規模量產,再把材料分別裝配到每個電池裏去,一致性可以達到類似於現有液態電池規模化量產的水平。而有些其他的類別電池,較多依賴於在電池成型後引發內部反應,這也是半固態電池的路徑之一,但是需要克服的生產一致性難度較大,配組成本會增加。

全固態電池的降本上,首先是工藝降本,因為電池生產制程會大幅縮短,全固態電池最終就是整塊的多層致密材料,透過簡單的配制、成型、壓合等手段就可以制造出來,整個產線就會大幅縮短,這個過程中會大幅降低生產能耗,生產制造環節能節省大量成本。第二是材料本身,特別是現在在電池中成本占比接近一半的正極材料,采用錳基材料方案,由於錳的儲量大,未來價格優勢明顯。

財聯社:相比於豐田之前在固態電池量產最快,如何看待中國在固態電池的量產進展似乎趕超日本?

李崢:日本的技術積累是非常值得尊敬,他們的研究比我們早20年,而且是舉國體制一直在進行產業化攻關,中國在電池技術產業(包括液態電池)的起步都晚於日本,但中國的優勢就是產業規模大、市場大、人才多,所以在中國做產業轉化的過程中,速度會比日本快。

固態電池上,其實日本前期的研發的投入比我們大很多,也為行業培養了大量的人才,但是研發一直局限於很小規模,畢竟市場規模有限,產業鏈很多環節都轉移到了中國。反觀中國,比如這次CIBF展館超兩千家企業參與,這個基數是我們加快新電池技術產業化的底氣,同時全國有大量高校、研究所,每年為這個行業在培養專業人才,把這兩件事合在一起,我覺得中國後面的比較優勢,越往後越凸顯。

當然並不是說我們現在就比日本領先了,從電池的研發的嚴謹程度,包括整車驗證的充分程度,日本其實遠遠走在中國之前,我們也了解到豐田等企業內部全固態電池相關測試驗證非常充分,非常值得我們學習。

財聯社:此前從智己方面獲悉,上汽智己2026年將量產全固態電池?

李崢:相關全固態電池量產上車,5月下旬上汽集團將會有相關訊息公開,敬請關註。

上汽集團對於全固態電池技術路線早已認定,已經堅定開發多年。上汽集團早在2015年就在固態電池領域做了相關投資,一直在堅持走全固態電池路線,在與清陶能源合作之前,內部就建有固態電池的研究團隊。

從去年到現在,我們欣喜的看到其他車企主機廠對於固態電池開發的主動性都得到了提升,這讓上汽集團和清陶能源感覺到增加了很多隊友,推動產業發展的路上不是孤軍奮鬥。形成這樣局面的原因,我覺得外部有豐田的開發進展給大家增加了信心,內部有產業升級的真實需求。