“我強烈呼吁這些電池企業(yè)，不要猶豫了，趕快產(chǎn)業(yè)化，給整車企業(yè)提供安全可靠的固混電池。”不久前，北汽集團副總經(jīng)理廖振波在公開場合如是呼吁。他直言，在能量密度不降低的情況下，要增強安全性，別去走其他的路線，扎扎實實把固混電池做上去。

“固混電池”即固液混合電池，是一種介于液態(tài)鋰電池與全固態(tài)鋰電池之間的電池形態(tài)，其與全固態(tài)鋰電池的區(qū)別在于，固液混合電池中含有一定量的液體電解質(zhì)，而全固態(tài)鋰電池只含有固態(tài)電解質(zhì)，不包含任何液體電解質(zhì)。

固態(tài)電芯;圖片來源： 衛(wèi)藍新能源

為什么是固液混合電池?

一直以來，提高能量密度與保障安全性是動力電池技術(shù)發(fā)展的核心所在。然而對于車用動力電池主流產(chǎn)品的液態(tài)鋰離子電池而言，高能量密度和高安全性，就像是魚與熊掌，想要二者兼得，幾乎不可能。

經(jīng)過近十年的快速發(fā)展，液態(tài)鋰離子電池雖在不斷提升能量密度，但是也面臨著不少安全風險。在日前召開的2021中國國際鋰電產(chǎn)業(yè)大會上，北京衛(wèi)藍新能源科技有限公司副總經(jīng)理李永偉就提到，從電池熱失控的過程中來看，SEI的分解、電極正極與負極的相互作用，都是導致熱失控關鍵的因素，想要改善這一局面就需要導入固態(tài)電解質(zhì)。

寧德萬和投資集團投資部總監(jiān)喻軍也曾指出，鋰離子電池做不到本質(zhì)安全，其電解液用得越多就越危險，“一個18650型號的鋰電池，其爆炸威力相當于一顆小型手榴彈，只是有鋼殼約束著。”

除了安全性，液態(tài)鋰離子電池的能量密度也存在天花板。按照我國《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》提出的目標，到2020年純電動汽車動力電池的能量密度目標為300Wh/kg，2025年目標為400Wh/kg，2030年目標為500Wh/kg。然而，受制于現(xiàn)有體系架構(gòu)和關鍵材料影響，鋰離子電池能量密度普遍在240-260Wh/Kg之間，要突破300Wh/kg難度極大。

因此，在提高能量密度與保障安全性這一核心訴求下，固態(tài)電池的出現(xiàn)則沖破了二者兼得的限制。蓋世汽車研究院資深分析師表示：“與目前主流的三元鋰離子電池相比，固態(tài)電池可以提升電動汽車的安全性，同時更高的能量密度能夠使電動汽車擁有更長的續(xù)航里程，并且能夠有效縮短電動汽車的充電時間。”

從電池結(jié)構(gòu)本身來講，使用固體電解質(zhì)的固態(tài)電池具有不可燃、不腐蝕、不揮發(fā)、不漏液等優(yōu)勢，可極大確保電池的安全性。其次，用金屬鋰做負極的固態(tài)電池可匹配高電壓正極材料，進一步提升能量密度。另外，固態(tài)電池的封裝相對簡單，能省掉電池包外殼、冷卻等系統(tǒng)，同時可實現(xiàn)電池柔性化、異形化，根據(jù)不同應用場景設計不同形狀，靈活性更強。此外，循環(huán)壽命長、工作溫度范圍寬、電化學窗口寬、回收方便等也是固態(tài)電池所具備的特性。

李永偉表示，基于固態(tài)電池有可能開發(fā)出本質(zhì)安全的固態(tài)電池體系，同時結(jié)合電池技術(shù)的集成，進一步提高動力電池、儲能電池的應用場景。不過，他也指出，固態(tài)電池在發(fā)展過程中還面臨著非常多的問題需要解決，如固態(tài)電解質(zhì)的離子電導率較低、固固接觸界面的阻抗上升等。

考慮到固態(tài)電池大規(guī)模量產(chǎn)面臨的諸多現(xiàn)實困難，以及新能源汽車對高安全、高能量密度動力電池的迫切需求，作為折中方案，行業(yè)將固液混合電池作為固態(tài)電池發(fā)展的過渡方案。有分析指出，在全固態(tài)鋰電池技術(shù)尚未獲得突破的情況下，混合固液電池有望兼容液態(tài)鋰電池大部分材料、設備和工藝，綜合平衡安全性、能量密度、功率密度、循環(huán)壽命、高低溫性等性能，可率先實現(xiàn)商業(yè)化，逐步替代液態(tài)鋰電池。

固液混合電池量產(chǎn)新進展

面對如文章開篇所述的來自整車企業(yè)對固液混合電池的迫切需求，動力電池企業(yè)在此領域的最新研發(fā)進展值得關注。

“今年年初，蔚來宣布計劃推出行駛1000公里的360Wh/kg固態(tài)電池的消息，開始引爆固態(tài)電池在行業(yè)里的應用，也促進了固態(tài)電池的研發(fā)和發(fā)展，不管是日本、美國，還是寶馬、福特都在推動技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的快速進步。”李永偉說到。

北京衛(wèi)藍新能源科技有限公司副總經(jīng)理 李永偉

對于衛(wèi)藍新能源自身而言，李永偉在接受蓋世汽車采訪時表示，衛(wèi)藍新能源的混合固態(tài)電池即將批量裝車。“在車用領域，我們能量密度達到270Wh/kg，可以通過針刺的高安全車用混合固液固態(tài)電池已經(jīng)進入SOP，可以實現(xiàn)批量裝車，正在按計劃推進更高能量密度的固態(tài)電池研發(fā)和工程化，明年下半年就會給客戶提供批量驗證。”

目前，衛(wèi)藍新能源正在建設一條2GWh的規(guī)?；桃夯旌瞎虘B(tài)動力電池生產(chǎn)線，這個生產(chǎn)線主要生產(chǎn)350-360Wh/kg的新能源車用動力電池。

作為中國科學院物理研究所清潔能源實驗室固態(tài)電池技術(shù)的唯一產(chǎn)業(yè)化平臺，衛(wèi)藍新能源應該說是國內(nèi)最早一批實現(xiàn)固態(tài)電池批量生產(chǎn)的企業(yè)。早在去年8月，衛(wèi)藍新能源在江蘇溧陽的固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)示范基地，就已經(jīng)建成了2億瓦時的混合固液固態(tài)動力電池示范生產(chǎn)線。其產(chǎn)出的固態(tài)電池產(chǎn)品能量密度可達到270Wh/kg，倍率性能可以實現(xiàn)3C的連續(xù)放電，最大放電倍率可達到7C，同時保持了良好的安全性能。該產(chǎn)品目前在工業(yè)類無人機、特種領域已經(jīng)率先實現(xiàn)了規(guī)?；瘧?。

相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，全球已有40多家固態(tài)電池生產(chǎn)商，除了衛(wèi)藍新能源外，我國的輝能科技、清陶能源、贛鋒鋰業(yè)在固態(tài)電池領域的研發(fā)布局均比較較早，目前已建成至少中試規(guī)模實驗線，并有產(chǎn)品應用于無人機，開始商用。從這些廠商的進度來看，業(yè)界普遍認為混合固態(tài)電池在近一兩年內(nèi)就可以量產(chǎn)，但是距離大規(guī)模商業(yè)化應用還有相當長的一段路要走。