固态电池的风头,被这个公司抢去了

全产业 2024-11-13 07:34:47

奔驰说,2030年量产装车固态电池;

丰田汽车说,2027年或2028年推出的搭载固态电池BEV(纯电动车);

宁德时代说,计划2027年小规模量产固态电池;

上汽集团说,全固态电池将于2026年实现量产……

这些表态,是吹牛也罢,是谨慎也罢,总体表明,一方面固态电池确实是各国家、各企业竞争焦点,另一方面,电池技术颠覆确有可能,谁能胜出不一定。

11月7日,又一家固态电池企业给出了目标:2027年要实现全固态电池的批量生产,搭载的电动汽车要开始示范应用。

这家企业名叫太蓝新能源,是2018年才创立、以普及固态电池为目标的新创企业。当天,太蓝新能源在重庆,联合长安汽车发布会,发布了它们独有的“无隔膜”固态锂电池技术。

太蓝新能源联合长安汽车举办的发布会

看到这个新闻,有人可能马上会问:第一,固态电池理论上都不用隔膜啊,无隔膜固态锂电池,那不是废话?

第二,为什么是长安汽车。

先回答第二个问题。

长安汽车是太蓝新能源的间接股东。2024年9月,太蓝新能源的重庆子公司——重庆太蓝新能源有限公司官宣已完成数亿元B轮战略融资,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,共计占股约10%。

这一投资无疑是战略性的,也代表了双方将联合研发固态电池并量产应用。

再回到第一个问题:“无隔膜”固态锂电池技术,是什么?这个成立才6年的公司,凭什么和丰田、宁德时代、比亚迪、LG等巨头,争夺固态电池的首发战?

太蓝新能源制备的720Wh/kg的电池

先说一个“炸裂”的,今年4月,太蓝新能源就宣布,研发出世界首块车规级、实测能量密度达到720Wh/kg的超高能量密度全固态锂金属电池,刷新了能量密度的行业纪录。可以说,太蓝新能源凭此大大出了一次风头。

如此看来,太蓝新能源还是有点东西。

01

太蓝新能源,从何而来?

太蓝新能源的两位老板,是高中同学。

董事长、CTO是高翔,CEO是李彦——自从这个分工可以看出,技术来源于高翔,李彦更多偏向公司执行和管理。

左4为高翔,左6为李彦

高翔确实是技术大拿,而且在中、日、美三大电池强国都历练过。

他先是在中科院上海硅酸盐研究所研究新型功能与能源材料;2011年进入日本精细陶瓷研究所,参与丰田固态锂电项目;2015年又进入美国橡树岭国家实验室,开发了新型薄膜全固态锂电池批量生产工艺。

2018年,高翔回国创业,正式成立太蓝新能源。

高翔找来了高中同学李彦。

李彦毕业于吉林大学、北京邮电大学,拿到了软件工程学士、硕士学位,曾就职于国内知名大型互联网企业,还曾在小鹏汽车工作过,也有创业经历。

二人搭档之后,拿到了天使投资,不干别的,先建研究院。

2019年,太蓝新能源的固态电池研发中心建成并投入使用。

2021年开始,太蓝新能源在业务和融资方面齐头并进。

业务方面,2021年,太蓝新能源首款半固态锂电池产品完成客户测试;2022年,太蓝新能源在安徽淮南签约建设10GWh半固态电池产业园,同时在重庆生产制造基地首条0.2GWh中试线产线正式量产,首款半固态锂电池产品成功下线。

2023年,太蓝新能源又在重庆生产制造基地二期 2GWh(同步营建中)。

2024年4月,太蓝新能源成功制备世界首块单体容量120Ah,能量密度720Wh/kg体型化全固态锂金属电池。

融资方面,太蓝新能源已累计完成六轮数亿元融资。投资方包括君联资本、两江基金、长安汽车旗下安和基金等等,既有财务投资者,也有战略投资、地方政府投资。

至此,太蓝新能源拿到了进入动力电池行业的“门票”。

那么,太蓝新能源打算怎样和已经成为苍天大树的宁德时代、比亚迪等等强大对手竞争呢?

02

加法做不下去了,必须做减法

观察近几年的动力电池行业,一个突出现象是:原本节节攀升的能量密度,基本停止增长了。

“安全隐患限制了未来的能量密度进一步提升,已经成为整个新能源行业进一步发展的拦路虎。”长安汽车先进电池研究院负责人杜长虹如是说。

除了受材料本身的密度限制,很难再提升之外,业界为了保证电池安全,不断增加防护材料或者设计,过高的成本也还是影响密度提升的原因。

解决方案是什么?

杜长虹表示,长安汽车和太蓝新能源已联合开展多项核心技术的研发,其中无隔膜的固态电池技术是当前联合攻关最具代表的技术结晶,也是长安金钟罩电池关键技术之一,致力于解决“动力电池安全与高能量共存”的技术难点。

“该款电池主要有高安全性、高能量密度、成本可控、可规模化量产四大显著优势,通过‘减材制造’理念,优化锂电池主材和制造工艺,降低成本。”杜长虹说。

太蓝新能源无隔膜电芯样品

什么是无隔膜固态锂电池技术?

隔膜是液态电池传统四大主材。它就像一个“看门人”,一方面隔离正、负极,让电子不能自由穿过;另一方面,它还有较多的微孔,要能使锂离子正常稳定通过。

在应用中,隔膜是电池中相对薄弱的一环。因为它的材质往往是PE、PP,高温下易收缩,易造成正负极短路,继而引发电解液燃烧和电极材料热分解,进而导致电池起火或爆炸。

在固态电池中,一般而言,就默认是没有隔膜的,因为正负极之间是固态电解质,直接隔离了正负极。

所以,全固态,就意味着“无隔膜”。

但是,太蓝新能源是从另一个角度来论述“无隔膜”技术的。

太蓝新能源董事长、CTO高翔在发布会上介绍了他的技术理念。

高翔表示,电池行业一直做“加法”已经难以为继,需要一次范式革命,要做“减法”。

他提出了“减材制造”理念,即不断减少电池所需的材料,用简单对抗复杂。

高翔介绍“减材制造”理念

根据“减材制造”理念,高翔提出了 4-3-2-1路线:

第一步,减掉隔膜,减掉部分电解液;这是太蓝最先量产、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,太蓝的无负极全固态产品阶段。

目前,太蓝新能源走到了“3”,即无隔膜半固态电池阶段。

后续,太蓝新能源逐步减掉隔膜、减掉电解液、减掉负极,推动电池技术向全固态化迈进。

高翔表示,太蓝的无隔膜技术,适配多种正负极材料,兼容半固态和全固态电池。

而且,随着技术的进步,在不断应用高比能正负极材料的基础上,电池密度也会跨越式提升。

根据高翔分享的技术路线图,2027年左右量产的半固态电池,采用磷酸锰铁锂/中镍/三元+石墨的组合,能量密度最高做到250wh/kg;2028年量产的半固态,采用中镍三元+石墨/硅基的组合,密度最多做到300wh/kg;2028年量产的首批全固态,采用高镍三元+硅基组合,密度最高有望做到400wh/kg,而2029年和2030年,能量密度有望达到500-750wh/kg。

03

半固态先行

不管太蓝还是其他玩家,全固态电池大面积应用还有很长一段距离。眼前,太蓝新能源能做什么?

在技术层面,太蓝新能源的“4-3-2-1”的路线做到了3,即无隔膜半固态电池。

在这一阶段,隔膜已经被去掉,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。

在电池安全测试,比如挤压、高温、过充中,太蓝新能源的半固态电池远超国标要求。产品已经通过GB38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》和GB43854-2024《电动自行车用锂离子蓄电池安全技术规范》相关认证,获得检验 检测报告。

太蓝无隔膜半固态电池耐高温性能很强

产业化上,太蓝新能源也计划先推进半固态的量产应用。理由也很简单:一方面,半固态电池可沿用90%以上原有液态锂电池的生产设备;另一方面,在电池性能上,半固态电池的能量密度、安全性均有大幅提升。

而且,无隔膜固态电池技术可以实现对多种材料体系的兼容,涵盖了NCM、LFP、LMFP等多元化材料组合,使得电池可以根据不同的能量密度需求进行灵活定制。

在生产成本的控制上,无隔膜技术的应用减少了对于传统隔膜材料的依赖、减少部分电解液,生产过程中原材料成本可减少10%以上,还一定程度提升了生产效率。

产品方面,太蓝新能源已经开发出兼具快充能力的第一代无隔膜半固态电池,已经实现了3c持续充电,4c放电。

太蓝新能源的方形铝壳快充固态电池

“我们能让消费者实现快速补能的需求,能让电动车采用更小的电池包,更低的成本就能解决续航焦虑的问题。同时电车的循环寿命也表现良好,可以让我们的消费者安心用放心。”高翔说。

高翔也在发布会上阐明了量产时间表,无隔膜半固态电池计划于2026年实现装车验证,以满足新能源电动汽车的应用需求。

从现在太蓝新能源的产能布局来看,共计12GWh的车规级动力电池产能中,重庆工厂2期和淮南工厂的1期,共5GWh,都是半固态。淮南工厂的2期,共7GWh,也是半固态或准固态。

至于全固态电池,太蓝新能源计划于2027年实现批量生产。这个时间表和合作伙伴的表态吻合。

杜长虹表示,长安汽车预计2027年实现全固态电池装车验证,2030年全固态电池量产装车,达到行业领先水平。

他们的目标并不激进。这不是坏事——在动力电池发展史上,颠覆式创新几乎没有发生过。取胜的,往往是技术和产业化并进的玩家。

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