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资本持续加码,半固态电池即将量产装车

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自今年1月蔚来汽车发布首款150kWh固态电池,并称搭载该电池的蔚来ET7参数图片)轿车续航将超过1000公里的消息发布后,固态电池的关注度就直线上升。临近年关,这一被视为下一代动力电池发展方向的技术,又狠狠刷了一波存在感,相关布局企业不但频获资本青睐,同时其量产之路也有实质性的进展。

多家固态电池企业再获融资

据不完全统计,全球范围内致力于固态电池技术研发与应用的车企与动力电池企业有40多家,其中不少具备实力的企业都备受资本追捧。近期,国内的辉能科技、卫蓝新能源;国外的Factorial Energy等均被曝出再次收获了大量的融资。

10月29日,辉能科技宣布完成新一轮融资,融资金额为3.26亿美(约合20.85亿元人民币),投资方包括春华资本、丹丰资本和软银中国。天眼查显示,这已是辉能科技获得的第5轮融资。

辉能科技表示,此次融资将主要用于辉能固态锂电池量产建设及全球扩产规划,旨在促成公司在2023-2025年间于亚洲、欧洲及美国的扩厂建设,以满足主流车厂对优质动力电池当地制造和当地供给的需求,从而加速为其新能源汽车战略合作伙伴提供固态电池解决方案。

据了解,辉能科技成立于2006年,2013年以来相继推出了三款固态锂电池,并在消费电子领域实现商业化量产。近年来,辉能开始加速在新能源车汽车领域的重点布局。

2019年,辉能科技与蔚来汽车、爱驰等新势力车企签署了战略合作协议。2020年,辉能科技又与一汽签了框架协议。据辉能科技创始人兼CEO杨思枏曾透露,除了一汽之外,还有多家国字头车企和合资企业与公司签订了框架协议。“虽然是示范性,但这些车会真实投入到市场当中,每家车企的规模大概在3000-5000台。”

小米汽车公司成立合影,图片来源:小米

11月26日,小米集团、华为等战略机构将投资卫蓝新能源的消息被放出。据消息人士透露,华为、小米集团和顺为资本在今年8月已经签字决定投资卫蓝新能源,该项目估值50亿人民币,卫蓝新能源获得投资额约5亿元。

作为中国科学院物理研究所清洁能源实验室固态电池技术的唯一产业化平台,卫蓝新能源是国内最早一批实现固态电池批量生产的企业。去年8月,卫蓝新能源在江苏溧阳的固态电池产业示范基地,就已经建成了2亿瓦时的混合固液固态动力电池示范生产线。其产出的固态电池产品能量密度可达到270Wh/kg,已在工业类无人机、特种领域已经率先实现了规模化应用。

国外方面,日前有外媒报道,戴姆勒和Stellantis相继表示将对固态电池制造商Factorial Energy进行战略投资,当前Factorial Energy正寻求将其电池技术商业化。而在此前的一个月,现代和起亚也与Factorial Energy签订了合作协议,共同开发和测试电动车的电池技术。

据报道,Factorial的固态技术已经取得了突破性的进展,解决了阻碍消费者大规模采用电动汽车的关键难题:续航里程和安全性,第一批电池原型可能最早将于明年进行测试。与Factorial Energy达成战略合作后,奔驰官方称:“最早在明年进行测试原型电池,五年内将固态电池技术集成到汽车上。”而Stellantis计划在2026年推出首款固态电池技术电动车。

除了上述企业外,清陶能源、赣锋锂电、SolidPower、Quantum Scape、24M等国内外固态电池企业此前均收获了大笔融资。资本的嗅觉向来是最灵敏的,固态电池企业之所以备受青睐,必有其过人之处。

一直以来,提高能量密度与保障安全性是动力电池技术发展的核心所在。然而对于当下车用动力电池主流产品的液态锂离子电池而言,高能量密度和高安全性就像鱼与熊掌,想要二者兼得,几乎不可能。

按照我国《节能与新能源汽车技术路线图》提出的目标,到2025年纯电动汽车动力电池的能量密度目标为400Wh/kg,2030年目标为500Wh/kg。但受制于现有体系架构和关键材料影响,液态锂离子电池能量密度普遍在240-260Wh/Kg之间,要突破300Wh/kg难度极大。不可否认,经过近十年的快速发展,液态锂离子电池在能量密度的提升方面有了一定的进展,但同时也隐藏着不少安全风险。

从电池热失控的过程中来看,SEI的分解、电极正极与负极的相互作用,都是导致热失控关键的因素。因此,有分析之处,锂离子电池做不到本质安全,其电解液用得越多就越危险,想要改善这一局面就需要导入固态电解质。“固态电池的出现冲破了高能量密度和高安全性兼得的限制。”盖世汽车研究院资深分析师说到。与液态锂离子电池相比,固态电池用固态电解质代替液态电解质和隔膜,具有不可燃、不腐蚀、不挥发、不漏液等优势。同时用金属锂做负极的固态电池匹配高电压正极材料,可以进一步提升能量密度。

半固态电池量产在即,全固态还需5-10

与当下主流的液态锂离子动力电池技术相比,固态电池在安全性和能量密度上的优势毋庸置疑,因此被认为是下一代动力电池的重要发展方向。不过,该技术想要实现产业化,还面临着非常多的问题需要解决,如固态电解质的离子电导率较低、固固接触界面的阻抗上升等。

考虑到固态电池大规模量产面临的诸多现实困难,以及新能源汽车对高安全、高能量密度动力电池的迫切需求,作为折中方案,行业将固液混合电池作为固态电池发展的过渡方案。

顾名思义,固液混合电池是一种介于液态锂电池与全固态锂电池之间的电池形态,即半固态锂电池。其与全固态锂电池的区别在于,固液混合电池中含有一定量的液体电解质,而全固态锂电池只含有固态电解质,不包含任何液体电解质。

在业界看来,在全固态锂电池技术尚未获得突破的情况下,混合固液电池有望兼容液态锂电池大部分材料、设备和工艺,综合平衡安全性、能量密度、功率密度、循环寿命、高低温性等性能,可率先实现商业化。且近期车企的种种举动以及电池供应商的规划进展,都预示着半固态电池的量产进程已经提速。

东风纯电动轿车E70申报信息

图片来源:工信部第351批《道路机动车辆生产企业及产品公告》新产品公示

在工信部近期公示的《道路机动车辆生产企业及产品公告》(第351批)中,盖世汽车关注到,混合固液电解质锂电首度配套亮相。公告信息显示,东风汽车申报的一款纯电动轿车的储能装置种类是“混合固液电解质锂离子电池”,生产企业为“江西赣锋锂电科技有限公司”,系赣锋锂业全资子公司。

从产品的申报图和对应型号来看,该纯电动轿车为东风风神E70。按照申报进度,该车型预计将在春节前交付,这就意味着半固态电池即将进入量产装车阶段。

据了解,今年7月,赣锋锂业与东风公司技术中心签约,计划共同开展赣锋固态电池的示范运营项目。12月10日,首批搭载赣锋混合固液锂离子电池的东风E70就在江西新余进行试车仪式,将在春节前在新余当地投入试运营。

对于此次东风E70搭载的混合固液锂离子电池,赣锋锂业相关负责人表示,公司实现了基于柔性固态隔膜的混合固液锂离子电池装车,该电池在具有优良电化学性能基础上,可以通过包括针刺、挤压、过充、高温热箱等高于最严苛国标的滥用测试。该负责人还表示,该款混合固液锂离子电池成组效率高,模组采用铝合金框架加上下高精度拼缝激光焊接技术,减少冗余结构设计,提升整体成组率至86%以上,领先于软包模组行业平均水平。同时,公司正在进行第二代全固态电池的开发,能量密度超过360Wh/kg。

图片来源:江西赣锋锂电科技有限公司

另文章开篇所提到的蔚来ET7定档明年3月28日开启交付,从目前的技术进展来看其此前宣传的将搭载150kWh固态电池大概率也是固液混合形态,不过关于该电池供应商业界众说纷纭。

首先想到的便是早在2019年与蔚来签署合作协议的辉能科技。根据辉能科技规划,其计划在2022年实现EV固态电池量产,另在产能布局上,辉能科技规划2021年完成1GWh的示范线,同时推进固态电池产业园区建设,2022年起通过2GWh的示范线提供几家国营主机厂进行第一批固态电池量产车的投放,力争在2026年达到50GWh产能。

而近期获得华为、小米等投资的卫蓝新能源被指是“蔚来汽车固态电池供应商”,该司副总经理李永伟今年年中在接受媒体采访时表示,卫蓝新能源的混合固态电池即将批量装车。且卫蓝新能源正在建设一条2GWh的规模化固液混合固态动力电池生产线,主要生产350-360Wh/kg的新能源车用动力电池。

近期,国轩高科董事长李缜公开表示,公司半固态电池布局取得重要进展,并透露,公司为国内高端纯电动汽车配套半固态电池实现了续航里程超1000公里,比其第一代车型提高了一倍。该消息公布后,行业猜测也有可能是蔚来ET7。那么,ET7背后的神秘供应商到底是谁?相信随着新车的交付,很快便会水落石出。

另外,在固态电池领域布局已久的北汽蓝谷12月13日在投资者互动平台上表示,公司目前完成了第二代固态电芯开发、电池系统台架测试验证和整车(ARCFOXT)搭载验证。同时,公司规划中的第三代固态电池技术计划匹配极狐品牌新车型,开发一款高安全(不见火)、高能量密度(电芯能量密度360Wh/kg)的固态电池,目前处于车型项目立项过程中。

可以预计的是,随着搭载赣锋锂电电池的东风E70车型今年年底投放市场试运营,以及蔚来ET7明年3月的正式交付,半固态电池的产业化浪潮势必将加速到来。而对于全固态电池,业界普遍认为还要等5-10年。中国科学院院士欧阳明高认为,固态电池真正投入大规模商业应用大概在2025年~2030年。当前,锂离子电池的比能量上限大约是300Wh/kg,2025年将出现与现有液态电解质锂离子电池比能量大体相当的第一代全固态电池。2030年后,将出现第二代采用新型正负极材料的全固态电池,比能量会提升到500Wh/kg。

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