无隔膜固态电池来了!锂电进入“减”时代
来源:能源财经网 作者:林音 时间:2024-11-10 11:00:24
能源财经网11月10日讯(林音 重庆报道)当前,在能源大变革的发展趋势下,我国电池新能源赛道在产业化和市场应用都取得了长足进步。据相关数据显示,十年来,我国动力电池能量密度提升约3倍,成本下降超过80%,电池产量接近全球的70%。
然而,不容忽视的是,伴随产业的快速发展,作为主要技术路线的液态锂离子电池,在性能开发和能量密度提升方面似乎已进入瓶颈期,突破缓慢,在一定程度上限制了整个新能源行业的进一步发展。在此背景下,能够提升能量密度和安全性能的固态电池成为下一代新型电池技术的竞争高地。
如何走,才能让固态电池真正落地、应用,并顺利走向量产?11月7日,重庆太蓝新能源有限公司(简称“太蓝新能源 ”)和长安汽车(000625)交出答卷——无隔膜固态锂电池技术。这项技术也是双方在新型固态电池技术方面的颠覆性创新成果。
“减材制造”!明晰固态电池产业路径
无隔膜固态锂电池技术,因何而来,又是怎样的一种技术?
太蓝新能源董事长&CTO高翔博士
发布会上,太蓝新能源董事长&CTO高翔博士指出,对于现有液态锂电池体系来说,安全和效能总是处于矛盾对立的状态,难以同时满足。当工程师们通过不断增加防护措施,改善锂电池安全问题时,新的问题又随之出现。
“经初步预测,在工程师层层叠加的保护措施加持下,锂电池电芯内部活性物质的重量占比仅为60%左右,在电池包层面这个占比降到了45%左右。”数据显示,过度增加防护措施,无疑将大幅度增加成本,也会让系统更加复杂,但电池安全问题却依然未能从根本上得到解决。
与“加法”思维不同,太蓝新能源反其道而行,无隔膜固态锂电池技术首推 “减材制造” 理念,通过4-3-2-1技术路线,依次减掉锂电四大主材中的隔膜、电解液、负极,从而实现全固态化的本征安全,也明晰了从液态到半固态,再到全固态电池的产业路径:
第一步,减掉隔膜,减掉部分电解液;这是太蓝新能源最先量产、装车的半固态电池产品阶段。
第二步,完全减掉电解液;这是太蓝新能源将率先应用在部分细分专业领域,如低空经济等领域的全固态产品阶段。
第三步,减掉负极,只留下直接产生能量的活性物质;这是未来,太蓝新能源的无负极全固态产品阶段。
三步走,三个产品阶段,太蓝新能源用简单对抗复杂,开启了锂电池新“减”时代,带来了行业的范式革命。
三大测验!消除动力电池安全焦虑
从增增增到减减减,这样的固态电池技术能否真正安全?
从发布会信息来看,太蓝新能源无隔膜固态锂电池技术,减掉隔膜,并在极片表面导入高致密复合固态电解质层,固态电解质层完全不燃烧,在保证高锂离子传导能力的同时,又兼顾提供优异的耐热性。这种固态电解质层还具有相当的韧性和机械强度,有效抑制了高温、机械力、锂枝晶等因素诱发的热失控,从根本上提升了电池安全等级。
与此同时,面对挤压、过冲、高温三大极限测试,太蓝新能源无隔膜固态锂电池技术也用数据回答了一切:
液态电池在挤压变形量超过30%后,功能失效并迅速熄火燃烧,无隔膜半固态电池在挤压变形量超过60%,并保持10分钟后未发生起火和爆炸,提升了国标要求15%的3倍;
液态电池在过充到6.3V后,内部温度迅速攀升,壳体急剧膨胀,发生冒烟和起火,无隔膜半固态电池在过充到19V后,仅发生形变,依然保持稳定,同样做到了4倍于国标要求(4.62V);
液态电池在150℃的热箱中放置15分钟后发生起火和爆炸,安全隐患骤增,无隔膜半固态磷酸铁锂/磷酸铁锰锂电池在200摄氏度热箱中放置30分钟后,始终状况稳定,无惧高温。
“本质安全是固态电池的使命,有安全才有未来。”高翔同时强调:“不谈成本和落地的技术创新是虚妄的!”
从目前来看,全固态电池作为真正意义上的革命性新技术,量产应用仍面临一系列的挑战,业内给出的量产时间节点大都在2027年左右。
作为全固态电池的先锋部队,半固态电池已在国内初步实现装车应用,但与传统的锂离子电池性能相比,优势并不显著,成本却偏高。通过“减材制造”减掉成本中占比较高的隔膜,减掉部分电解液,太蓝新能源无隔膜半固态电池可以实现原材料成本直接降低10%以上。
在落地方面,太蓝新能源目前已率先开发出兼具快充能力的第一代无隔膜固态电池产品,以一款无隔膜半固态电池25Ah的产品为例,其已实现了3C持续充电,4C继续放电的高倍率性能。
“目前我们的无隔膜半固态电池产品已经通过送检认证,符合电动汽车、电动两轮车等多场景安全技术评价的相关标准,并且取得了质检院的检测报告。”
联姻长安汽车!晒出量产上车时间表
当前,我国新能源汽车产销量持续突破,各大新能源车企的月度交付数据也逐步迈入万辆级,牵手车企进行联合研发,已经成为固态电池企业产品加速落地量产的有力途径。
太蓝新能源与长安汽车“联袂合作”的顺利达成,是国内第三个——固态电池与大型车企开展的深度合作。
今年8月,太蓝新能源官宣,公司已完成数亿元B轮战略融资,本轮融资由长安汽车旗下安和基金及兵器装备集团旗下多支基金联合出资完成。
长安汽车先进电池研究院负责人杜长虹
彼时,长安汽车入股太蓝新能源,双方已就“联合研发+业务合作”等内容达成一致。7日,发布会上,长安汽车先进电池研究院负责人杜长虹再次指出,双方已联合开展多项核心技术的研发,包括固态电解质的材料,无隔膜的固态电池技术,电池结构的创新设计等等。其中无隔膜的固态电池技术是当前联合攻关最具代表性的技术结晶,也是长安汽车金钟罩电池的关键技术之一。
太蓝新能源CEO李彦
“此次与长安汽车的合作,是太蓝新能源发展历程中的一个重要里程碑。我们共同研发的无隔膜固态锂电池技术,具有高安全性、成本可控、可规模化量产,三大显著优势。”太蓝新能源CEO李彦进一步指出,与液态电池不同,完全无隔膜设计具有颠覆性,通过独创的“固态电解质层制备技术”简化电池内部结构,是电池史上的一项革命性创新。其强调,这是一项可以真正落地的技术,不仅能为长安汽车的新能源汽车产品提供更加卓越的动力解决方案,也将为整个新能源汽车产业的发展,注入新的活力。
此次发布会上,太蓝新能源还进一步给出了无隔膜产品量产时间表:无隔膜半固态电池计划于2026年进行装车验证/测试,以满足新能源电动汽车的应用需求;无隔膜全固态电池计划于2027年实现批量生产,在特殊领域开展示范性应用。
持续创新!下好固态电池产业发展先手棋
在通往全固态电池量产上车的道路上,太蓝新能源俨然已经走出了一步先手棋。
“真正的技术创新其实是没有捷径可以走的。”高翔表示,太蓝新能源技术团队经过十余年的不断打造和长期积累,已经开发出极具独创性的无隔膜固态电池核心技术,该项技术获得了来自中国轻工业联合会国际先进的科技成果鉴定认可,被认定为达到“国际先进”水平。
作为固态电池头部企业之一,截至目前,太蓝新能源已成功申请专利515件,其中188件发明专利;在无隔膜固态电池技术方面已申请37件专利,其中发明专利35件。可以说,高价值固态电池专利谱系,为太蓝新能源无隔膜技术构建了坚固壁垒。
电池网注意到,除了无隔膜固态电池技术的全新发布,在技术创新赋能下,太蓝新能源还于今年4月成功制备出世界首款能量密度达到720Wh/kg,单体容量120Ah的全固态锂电池,刷新了全固态锂电池的最高能量密度,和最大单体容量纪录,实现了多项关键技术突破。
与此同时,为加速推进固态电池规模化的市场应用,太蓝新能源研发服务和产业建设也在加速进行中。
在研发方面,太蓝新能源已经在北京和上海同时布局了研发中心。
在产能布局方面,李彦在发布会致辞中介绍:“2022年,太蓝位于重庆两江新区的一期工厂投产,率先在行业内实现半固态电池的量产。今年年内,太蓝在两江新区投资建设的第二座工厂,也即将落成,一期加二期总产能达到2.2GWh。加之在安徽淮南的10GWh产能布局,目前太蓝已有和规划产能,总计达到12.2GWh。”
结语:
锂电池行业技术革新,已开启量变之后的质变时代。
太蓝新能源的一场技术发布会,提供了通往固态电池量产的又一条可行路径;半固态成本突破、重塑安全、量产落地等关键词,也向行业展示了太蓝新能源不断用技术革新构造固态电池的务实主义,也将有力带动固态电池技术竞速。
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