文｜華夏能源網(wǎng)

關(guān)于半固態(tài)電池，又傳來好消息。

不久前，國軒高科股份有限公司（簡(jiǎn)稱“國軒高科”，SZ：002074）在投資者互動(dòng)平臺(tái)稱，公司的高安全半固態(tài)電池今年年底實(shí)現(xiàn)裝車，明年批量交付。

據(jù)介紹，國軒高科宣稱即將量產(chǎn)的半固態(tài)電池，單體能量密度高達(dá)360Wh/kg，續(xù)航里程超過1000km。而在今年5月底舉行的第十一屆科技大會(huì)上，國軒高科則宣稱，400Wh/kg的半固態(tài)電池在公司實(shí)驗(yàn)室已有原型樣品。

值得一提的是，特斯拉所力挺的4680電池，是液態(tài)電池中的佼佼者，但其單體能量密度才約為300Wh/kg。國軒高科半固態(tài)電池的“牛刀小試”作品便將其超越，潛力可見非同一般。

按照規(guī)劃，國軒高科的半固態(tài)電池首先應(yīng)用在新能源汽車上。

在當(dāng)前，無論是動(dòng)力電池還是電化學(xué)儲(chǔ)能電池，基本都是液態(tài)電池。在新能源汽車高速發(fā)展的驅(qū)動(dòng)下，液態(tài)電池也不斷進(jìn)行迭代，產(chǎn)品也越來越成熟，但是，“續(xù)航焦慮”和“安全焦慮”始終困擾入局的車企、電池制造商和消費(fèi)者，成為影響新能源汽車市場(chǎng)擴(kuò)張的最大阻礙。

隨著半固態(tài)電池的出現(xiàn)，人們仿佛看到了解決問題的曙光；國軒高科所標(biāo)榜的“高安全”、“1000km續(xù)航”能力，更是吸引著人們的眼球。但是，半固態(tài)電池真的是一副良藥，能徹底解決人們的這兩大焦慮嗎？

無奈的選擇

從理論上說，半固態(tài)電池只是液態(tài)電池和固態(tài)電池的中間狀態(tài)，固態(tài)電池才是發(fā)展的終極目標(biāo)。電池制造商之所以選擇半固態(tài)電池，并非是完全看好半固態(tài)電池，其中也包含著一種無奈。

所謂固態(tài)電池，就是將液態(tài)電池的電解液全部換成固態(tài)物質(zhì)，因此，其比半固態(tài)電池具有更高的安全系數(shù)和更高的能量密度，具有不易燃燒、不易爆炸、無電解液泄露危險(xiǎn)、不會(huì)發(fā)生電解液干涸問題、高溫性能更好、無脹氣等優(yōu)點(diǎn)。但是，其缺陷也比較明顯。

首先是成本問題。浙江鋒鋰新能源總經(jīng)理許曉雄曾表示：擺在車企、電池廠商面前最大的問題也許還是固態(tài)電池的成本，這點(diǎn)主要是因?yàn)楣虘B(tài)電池目前并沒有完善的產(chǎn)業(yè)鏈來作為支撐，同時(shí)原材料成本昂貴，對(duì)生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)設(shè)備也有著更高的要求。

其次是商業(yè)化問題，一些專業(yè)人士預(yù)判，全固態(tài)電池可能要10年后才具備完全商業(yè)化條件，甚至更遠(yuǎn)。

如全球知名電池獨(dú)角獸企業(yè)SES最開始研發(fā)的就是全固態(tài)電池，但最終還是放棄了這條路線。SES創(chuàng)始人胡啟朝表示，放棄全固態(tài)鋰金屬電池，是因?yàn)槠渲饕阅苤笜?biāo)很難與現(xiàn)有成熟的液態(tài)鋰離子電池相媲美，且量產(chǎn)難度非常大。

在此背景下，半固態(tài)電池因可以兼容現(xiàn)有液態(tài)電池的工藝設(shè)備和材料，能夠以比較低的成本量產(chǎn)，進(jìn)而成為了現(xiàn)階段電池廠商追求的方向。但這并不是說半固態(tài)電池已經(jīng)“穩(wěn)坐江山”，而全固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化遙遙無期。

今年3月，歐陽明高院士對(duì)國內(nèi)固態(tài)電池技術(shù)給出了非常明確的發(fā)展節(jié)點(diǎn)：以產(chǎn)業(yè)化為衡量標(biāo)準(zhǔn)的話，2025年能量密度達(dá)到350Wh/kg，固液混合電解質(zhì)的半固態(tài)電池出現(xiàn)；2030年能量密度達(dá)到400Wh/kg，液態(tài)電解質(zhì)更少的準(zhǔn)固態(tài)電池量產(chǎn)，真正的全固態(tài)產(chǎn)品預(yù)計(jì)不超過1%；2035年能量密度目標(biāo)是500Wh/kg，全固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

最佳替代方案

即便歐陽明高院士推測(cè)準(zhǔn)確，全固態(tài)電池能夠如期實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，但那也是十余年后的事了，當(dāng)下市場(chǎng)對(duì)于電池的續(xù)航和安全焦慮已經(jīng)等不了那么遠(yuǎn)，因此目前半固態(tài)電池已毫無疑問地成為了替代液態(tài)電池的最佳選擇。

電池的能量密度與續(xù)航能力成正比。所謂能量密度，是指在一定的空間或質(zhì)量物質(zhì)中儲(chǔ)存能量的大小，而電池的能量密度就是電池平均單位體積或質(zhì)量所釋放出的電能。

就目前而言，雖然許多液態(tài)電池都宣稱已經(jīng)突破300Wh/kg，但業(yè)內(nèi)人士均表示，其發(fā)展已經(jīng)到了瓶頸期，很難再有新的突破。

但半固態(tài)電池能做到更高的能量密度，從理論上說，半固態(tài)電池的能量密度可以做到400Wh/kg，甚至有望達(dá)到500Wh/kg。而且在提升能量密度的同時(shí)，半固態(tài)電池也將安全性提升到了一個(gè)新高度。

一般來說，液態(tài)電池發(fā)生安全問題表現(xiàn)為燃燒或爆炸，發(fā)生這些問題的根源在于電池內(nèi)部的熱失控。

液態(tài)電池主要由正極、負(fù)極、電解液、隔膜以及外部連接、包裝部件構(gòu)成。液態(tài)電池在充放電過程中會(huì)發(fā)熱，如果產(chǎn)生的熱量超過了電池?zé)崃康暮纳⒛芰?，電池就?huì)過熱，就有可能引發(fā)隔膜和電解液熱失控，最終引發(fā)燃燒。

而半固態(tài)電池則是使用固體電解質(zhì)來替代部分電解液，半固態(tài)的電解液不易蒸發(fā)和膨脹，能在一定程度上抑制起火和漏液。相對(duì)于液態(tài)電池而言，半固態(tài)電池有著較高的安全性系數(shù)。

基于在續(xù)航和安全性方面的優(yōu)異表現(xiàn)，業(yè)內(nèi)均認(rèn)為，半固態(tài)電池是下一代的電池技術(shù)體系，是目前主流液態(tài)電池的良好迭代。

可以預(yù)測(cè)，在未來幾年，半固態(tài)電池憑借自身的優(yōu)勢(shì)，可能成為電池技術(shù)的重要路線之一，成為緩解人們“續(xù)航焦慮”和“安全焦慮”的重要實(shí)現(xiàn)手段。

但是，半固態(tài)電池也非十全十美，從能量密度與安全性上來說，與全固態(tài)電池相比還是遜色不少。因此可以說，當(dāng)前半固態(tài)電池的發(fā)展，基本都是在為全固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化打基礎(chǔ)，未來，隨著全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的推進(jìn)，電池產(chǎn)業(yè)才將迎來真正的洗牌時(shí)刻，期間誰率先實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化，誰便具備了穩(wěn)坐第一梯隊(duì)的資格。