2024-04-16
固态电池技术较量
南木纳米
近日，广汽集团正式发布全固态电池技术，并对细节进行了具体披露。
4月12日，广汽埃安举行发布会，发布了具备100%固态电解质的全固态电池，其能量密度可达400Wh/kg以上，整车续航里程可超过1000km，将于2026年率先用于昊铂车型。
广汽埃安电池研发部负责人李进介绍，全固态电池拥有更高的能量密度，更高的本征安全，以及更宽的温域。他称全固态电池的开发难度堪比攀登“珠穆朗玛峰”，需要在材料、设计、制造、集成等方面进行突破。
据悉，此次发布的全固态电池采用了第三代海绵硅负极片技术（新型纳米硅复合负极）和高面容量固态正极技术，采用100%固态电解质，具备超高能量密度、超强本征安全（主要指单体安全）、超宽使用温域（-40-100℃）等特点，并已经“从实验室走向量产应用”。
其中，第三代海绵硅负极片技术通过活性纳米硅的非晶化、高强度3D多孔支撑体、快离子导体包覆等技术的应用，负极可逆容量达到1500mAh/g，为现有石墨材料的4倍；较常规硅负极材料膨胀率下降37.5%,循环稳定性提升140%。
而高面容量固态正极技术则通过正极材料、极片设计以及制造工艺的三重突破，实现了5mAh/cm2以上的高面容量。得益于正负极材料的升级，广汽埃安全固态电池的能量密度可达400Wh/kg以上，整车续航里程可超过1000km。
为实现超高的本征安全性，广汽埃安全固态电池还应用了高强致密复合电解质膜技术，极大程度降低了负极锂枝晶和机械滥用对电解质膜的破坏，不仅在针刺、裁切、-78℃干冰环境、90℃高温热水浸泡等极端条件下测试中保持性能稳定，甚至在200℃热箱测试中也不会发生爆炸，从本质上解决了电池的安全风险。
据广汽埃安官方消息，全固态电池预计于2026年实现装车搭载，率先应用于昊铂车型中，并在未来逐步普及埃安车型。
2024年，在车企和电池企业同在差异化赛道的背景下，固态电池迎来产业窗口期。最为值得注意的是，相较于此前在被认为是“过渡状态”的半固态电池领域取得多项进展，近期市场的关注焦点更集中于“锂电池技术终局”的全固态电池。
在广汽发布全固态电池技术的不久前，太蓝新能源在“车规级全固态锂电池”的研发方面取得重大进展，经过开发团队不断的技术迭代与潜心探索，实现了全固态锂电池的多项关键技术突破，包括：超薄致密复合氧化物固态电解质、高容量先进正负极材料、固态电池一体化成型工艺等等。在此基础上，太蓝新能源成功制备出世界首块车规级单体容120Ah，实测能量密度达到720 Wh/kg的超高能量密度体型化全固态锂金属电池，刷新了体型化锂电池单体容量和最高能量密度的行业纪录。
材料创新积厚成势
太蓝新能源此次发布的全固态锂电池，其正极采用高克容量、长循环富锂锰基材料，负极则采用了超宽、超薄且兼具高循环稳定性和高倍率的复合锂金属基材料。同时，为了解决全固态锂电池的固-固界面阻抗问题，它还搭配了太蓝新能源独有的高性能氧化物复合固态电解质。
与此同时，太蓝新能源通过构筑高效离子、电子传输网络，提高正极内部带电粒子的迁移能力，搭配自研界面柔性层材料，有效降低界面阻抗的同时，还提升了界面稳定性，实现了电池综合性能的全面提升，有望从根本上解决传统锂离子电池的续航和安全焦虑问题。
聚焦前沿持久发展 作为新能源科技产业化创新发展竞争的焦点之一，固态电池长期受到全球各国的关注。太蓝新能源是固态电池行业的重度参与者，长期深耕固态锂电池关键技术的研发与产业化落地，在先进技术、材料、设备及工艺方面均有系统的布局。此次推出全固态锂电池，其核心优势是采用了自研、自产且成本可控的高性能固态电解质，还同步实现了本质安全与极具竞争力的普及化能力。 “720Wh/kg超高能量密度全固态锂金属电池”的发布，是太蓝新能源为我国新能源产业技术创新发展献上的一份大礼，为我国新能源汽车动力电池和相关高端电化学储能产品应用领域的产业化升级，提供了一个新的选择。 以成为“固态电池普及者”为己任，太蓝新能源不断快速推进自身全固态锂电池的产业化和商业化进程，通过持续的产品、技术创新开拓并引领市场发展，为我国新能源产业稳健发展贡献太蓝力量，打造属于太蓝新能源的新质生产力。
通过对两家披露信息的比较，可以发现两家全固态电池技术与材料上的相似性。首先，广汽集团和太蓝新能源都采用了高性能复合电解质。
广汽集团的全固态电池采用了结合氧化物、硫化物等物质的混合物，形成高强致密复合电解质膜；太蓝新能源则表示“搭配了太蓝新能源独有的高性能氧化物复合固态电解质”。
其次，在解决全固态锂电池的固-固界面阻抗、锂离子电导率问题方面，二者在正极材料上皆进行了相关技术布局，通过构建高容量离子传输界面以及电子、离子传输网络，提升电池的稳定性以及续航性能。
而广汽集团与太蓝新能源全固态电池能量密度的差距来源主要在与负极材料所带来的差异。
资料显示，广汽全固态电池采用了第三代海绵硅复合负极材料，太蓝新能源则采用了超宽、超薄且兼具高循环稳定性和高倍率的复合锂金属基材料。
从技术路线来看，全固态电池的负极材料主要分为金属锂负极、碳基负极以及氧化物负极这三大类，且遵循着从石墨到硅碳，再到硅氧，最终迈向金属锂的清晰路径。
无论采用何种材料，应用的关键目的在于提高能量密度、降低体积膨胀。广汽的第三代海绵硅复合负极材料采用高强度3D支撑基体、活性纳米非晶硅、快离子导体包覆层的技术与工艺，实现了1500mAh/g克容量，30%体积膨胀率下降以及135%的循环稳定性提升。
整体上，在技术研发与产品制备阶段，各家已经取得了相应的成果。而全固态电池产业化走向成熟的下一步则在于量产与应用。
据了解，广汽全固态电池目前尚未到达商业化量产进程，预计后期将于广汽因湃电池工厂生产，并将于2026年率先搭载于昊铂车型；太蓝新能源则未公布该款全固态锂金属电池的量产装车时间线。
目前全固态电池量产与商业化的瓶颈远未到成本衡量阶段，而是技术上仍存在亟待解决的方向。
一方面，充放电过程中锂膨胀会导致电池寿命太短，使得全固态电池电池不能持续多次充放电循环，只有10次循环寿命；
另一方面，锂离子在固态材料中电导率偏低，导致全电池阻抗大，影响电池的循环性能和倍率性能，需要通过高压下将材料相结合来解决这个问题。
这或许解释了广汽选择将全固态电池率先配套昊铂车型的原因——想要搭载全固态电池，800V高压必不可少。
本文转载自公众号：固态电池SSB
