首先從全新一代鋰電池技術(shù)——固態(tài)電池開始，分析目前固態(tài)電池技術(shù)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，及其技術(shù)優(yōu)劣勢。

1、固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化只差臨門一腳，但續(xù)航改善有限

近一年多，臺(tái)灣輝能開始與各大主機(jī)廠進(jìn)行合作，測試電池包，這在氧化物固態(tài)電池領(lǐng)域具有標(biāo)志意義。在10月22日東京車展上，豐田汽車CTO寺師茂樹也表示，2020年東京奧運(yùn)會(huì)示范運(yùn)營固態(tài)電池汽車，2025年左右可以大規(guī)模生產(chǎn)固態(tài)電池汽車。以這些信息來看，輝能似乎在半固態(tài)電池產(chǎn)品和豐田硫化物全固態(tài)電池離量產(chǎn)越來越近。

2、輝能半固態(tài)鋰電池初步具備小批量生產(chǎn)能力

近日，輝能CEO在某論壇上透漏了最新電池技術(shù)進(jìn)展。通過論壇信息，我們可以看到目前輝能所謂固態(tài)電池并非全固態(tài)電池，而是采用添加少量有機(jī)電解液的半固態(tài)電池。添加少量有機(jī)電解液，可以大幅改善界面接觸問題，使得電池性能幾乎達(dá)到液態(tài)電池水平，同時(shí)在安全性、高低溫性能、散熱等方面還具有明顯優(yōu)勢。這種半固態(tài)電池解決了目前液態(tài)鋰電池安全問題，但沒有解決能量密度問題。由于負(fù)極不能采用金屬鋰，其能量密度將不會(huì)有領(lǐng)先優(yōu)勢。

半固態(tài)鋰電池具有與液態(tài)鋰電池非常相近結(jié)構(gòu)，其生產(chǎn)可采用低溫壓合、卷式生產(chǎn)工藝，保證半固態(tài)電池生產(chǎn)成本與液態(tài)鋰電池具有一定可比性。目前陶瓷電解質(zhì)生產(chǎn)規(guī)模較小，成本仍然較高，使得半固態(tài)電池原材料成本偏高。另一方面目前半固態(tài)電磁生產(chǎn)良率仍然低于液態(tài)電池。大規(guī)模生產(chǎn)之后，半固態(tài)電池成本會(huì)大幅下降，但與液態(tài)電池相比，可能仍然會(huì)處于劣勢?？傮w來看，半固態(tài)電池核心優(yōu)勢是安全性，中短期（3-5年）內(nèi)，成本仍然處于較大劣勢地位。

輝能也意識(shí)到半固態(tài)電池不能完全解決現(xiàn)在里程焦慮，全固態(tài)金屬鋰電池也在積極開發(fā)當(dāng)中。全固態(tài)電池由于不添加有機(jī)電解液，其界面接觸問題需要通過其他手段來解決，目前仍然沒有較好的解決方案。為了提高固態(tài)電池能量密度，金屬鋰負(fù)極非常合適的解決途徑，但金屬鋰負(fù)極技術(shù)及相關(guān)界面問題是非常大挑戰(zhàn)。雖然輝能朝固態(tài)電池邁進(jìn)了“半步”，但實(shí)現(xiàn)真正全固態(tài)電池還有更艱難的“半步”要走。

3、豐田全固態(tài)電池可實(shí)現(xiàn)小批量生產(chǎn)能力

早在2014年，豐田就透漏2025年左右要實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池汽車量產(chǎn)。近日，豐田執(zhí)行副總裁兼首席技術(shù)官寺島茂樹(Shigeki Terashi)在東京車展前夕透露，豐田將在2020年東京奧運(yùn)會(huì)期間推出一款搭載固態(tài)電池技術(shù)的新能源車，該款車預(yù)計(jì)作為東京奧運(yùn)會(huì)和殘奧會(huì)上運(yùn)動(dòng)員及后期保障人員的出行巴士。

?

根據(jù)公開技術(shù)資料顯示，豐田采用了硫化物固態(tài)電解質(zhì)技術(shù)路線，正極采用現(xiàn)有三元材料，負(fù)極采用石墨。關(guān)鍵生產(chǎn)工藝采用卷到卷方式進(jìn)行，總體上與輝能生產(chǎn)工藝有一定相同之處。在電極漿料、壓合技術(shù)上采用了新的配方和方法。豐田固態(tài)硫化物電池在工藝上與輝能最大不同，是不需額外注入少量電解液。豐田固態(tài)電池可能是真正意義上的固態(tài)電池，這使豐田未來實(shí)現(xiàn)金屬鋰負(fù)極、高電壓正極材料應(yīng)用，似乎水到渠成。

從豐田所采用材料體系推算，其電池能量密度與輝能半固態(tài)電池相當(dāng)，在能量密度方面不具備優(yōu)勢。由于無法獲取生產(chǎn)良品率，無法判斷其成本與輝能差異，且目前談成本仍然為時(shí)尚早。在未來技術(shù)成熟的預(yù)期下，豐田和輝能所生產(chǎn)固態(tài)電池，成本可能較為接近?？傮w來看，目前豐田全固態(tài)硫化物電池體系，與輝能半固態(tài)電池體系優(yōu)勢基本相當(dāng)，能量密度問題仍然無法完全解決。

4、從理論上看，全固態(tài)電池是可以解決液態(tài)電池安全、能量密度問題的。

輝能和豐田方案領(lǐng)先一步，提高了安全性，且實(shí)現(xiàn)低成本具有可行性（仍然需大規(guī)模生產(chǎn)驗(yàn)證）。未來通過高電壓、金屬鋰，可進(jìn)一步解決能量密度問題。豐田固態(tài)電池從目前的材料體系延伸到未來的高電壓正極、金屬鋰負(fù)極材料，在工藝及材料體系方面更具有兼容性，因此其實(shí)現(xiàn)高能量密度固態(tài)電池量產(chǎn)可能會(huì)具有一定先發(fā)優(yōu)勢。

根據(jù)鋰電池新材料、新工藝研發(fā)周期推算，在各種技術(shù)難題順利解決情況下，2025年之后高能量密度固態(tài)鋰電池或可實(shí)現(xiàn)原型開發(fā)及小批量生產(chǎn)。固態(tài)電池未來能否取代液態(tài)電池，首要決定因素是成本差異，其次才是安全性。筆者認(rèn)為固態(tài)電池有希望把成本做到具有與液態(tài)電池相當(dāng)水平，但“好事多磨”，存在很多不確定因素。

?

另一方面從氫燃料燃料電池產(chǎn)業(yè)化及技術(shù)分析，氫燃料電池技術(shù)優(yōu)勢及發(fā)展困境。自2014年底豐田推出第一代氫燃料電池以來，全球氫燃料電池汽車保有量已經(jīng)突破萬臺(tái)，預(yù)計(jì)2020年底保有量突破兩萬臺(tái)，市場將由導(dǎo)入期慢慢轉(zhuǎn)入成長期。超長續(xù)航能力及環(huán)保性成為了氫燃料電池汽車最閃亮標(biāo)簽。全球各地政府也在加大對(duì)政策扶持力度，相關(guān)企業(yè)加大投入紛紛建設(shè)加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施，希望推動(dòng)氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)發(fā)展早期總會(huì)碰到各種各樣問題，2019年可以稱為氫燃料電池汽車發(fā)展早期的質(zhì)疑階段（早期動(dòng)力電池也遭到嚴(yán)重質(zhì)疑，起火爆炸、成本高......）。2019年以來多起氫氣爆炸事件，導(dǎo)致業(yè)內(nèi)外對(duì)氫氣安全性充滿質(zhì)疑，同時(shí)加氫站建設(shè)投入高，氫氣使用成本高，對(duì)氫燃料電池未來經(jīng)濟(jì)性也充滿了擔(dān)憂。筆者認(rèn)為氫燃料電池安全性是技術(shù)問題，技術(shù)特征和使用成本才是市場定位的基準(zhǔn)。

返回第一電動(dòng)網(wǎng)首頁 >