
固態電池從技術落地為產品,既需要迎接批量制造的挑戰,也離不開與落地場景進行匹配。基于這一標準,在眾多布局固態電池的勢力中,答案的范圍或許可以先縮小至在產業基礎上相對勢均力敵的電池廠和“車企+固態初創”組合。
前者以寧德時代等為代表,具備豐富的電池生產經驗。后者則是兩股有著迫切需求的勢力的融合:車企需要進行新能源轉型和全產業鏈把控,固態技術初創企業將技術轉化為商品則需要產業支持,兩者互為產業基礎與核心技術的支撐。
本月初,太藍新能源與長安汽車聯合發布無隔膜固態電池技術,并公布了無隔膜半固態、全固態電池的量產時間表。
這一深度合作為行業提供了一個觀察此類組合如何推進固態電池產業化的全新窗口,也再一次展示了固態電池在技術與需求上的雙重確定性。
本月初,太藍新能源關于其固態電池技術體系的全新介紹,則更為實際地強調了高安全和成本可控的優勢,以及量產規劃。這對固態電池產業化的加速推進來說,是一個轉變的關鍵信號。
改變以往鋰電池提升安全性需要“無限增加”保護措施的傳統路徑,太藍新能源依據“減材制造”的理念,為其固態電池技術體系定下了“4321”的路線。其中“無隔膜”是固態電池顛覆傳統液態電池需要邁出的第一步。
無隔膜技術的內涵,是指用“極片復合固態電解質層”來替代部分電解液功能和全部隔膜功能,并且能夠有效抑制鋰枝晶形成及刺穿,進一步實現本征安全;同時通過精度高至亞微米級別的原位制膜技術ISFD來支持其批量制備。背后包含了太藍新能源在材料和工藝兩大方面的創新。
具體來看,太藍新能源“極片復合固態電解質層”可實現最薄小于1μm的厚度和>1.5mS/cm的高離子電導率,同時具有出色的柔韌性,兼容卷繞和疊片工藝。“復合”則指的是通過將氧化物聚合物復合固態電解質原位形成于極片表面,來改善電解質與活性物質之間的界面相容性、降低界面阻抗、提升循環穩定性的策略。

據高工鋰電觀察,國內企業對半固態電池技術路線的選擇,基本已經確定為聚合物、氧化物復合固態電解質。一方面聚合物的柔韌性與氧化物的高離子電導率等優勢可以進行結合,另一方面也是出于降低材料成本和產線改造門檻的考慮。
技術路線定型之后,便是盡快拉開固態電池產業化進度的差距,量產效率、良率等也就成為了關鍵指標。
超薄、柔性固態電解質層的原位、連續制備,對于厚度、精度、兼容性和可靠性等均提出挑戰。對此,太藍新能源ISFD制備技術實現了高集成、高兼容、高精度、高效率、高良率、低成本等在內的系列創新:
基于太藍新能源第四代一體自動化產線,ISFD技術兼容正負極復合、多層復合、多尺寸復合等,可對固態電解質層進行小于1μm的精度控制,并在卷對卷高速生產中實現超過99%的良率。
據介紹,太藍已經實現核心固態電解質材料與界面柔性層材料的100%自研、自產。通過“減材制造”優化生產工序,太藍新能源無隔膜半固態電池在整體材料成本上已經低于液態電池。而隨著量產規模爬升至GWh級別,無隔膜半固態電池的制造成本將與液態電池相當。
成果上,以太藍新能源目前已經制備出的一款25Ah級別的無隔膜半固態電池為例,其具備3C充電、4C放電的快充快放能力,且循環壽命表現良好(25℃常溫下支持1032圈循環后保持87%容量)。
在安全性能方面,無隔膜半固態電池在擠壓、高溫、過充等電池安全測試上的表現均遠超國標要求。

太藍已有和規劃產能超過12.2GWh,包括已落地的重慶一期0.2GWh小型半固態動力電池產線和重慶二期項目施工基本完成的2GWh車規級半固態動力電池產能;另有10GWh半固態產能落地安徽淮南,一期3GWh正在建設中。作為國內率先實現半固態電池量產的企業,太藍新能源已經在部分細分市場中實現產品的批量交付。

對于公司固態電池體系的整體規劃,太藍新能源提出4-3-2-1技術路線:
在目前傳統液態鋰離子電池的“四大主材”基礎上,首先減掉隔膜和部分電解液,這是太藍最先量產、裝車的半固態電池產品階段;其次是完全減掉電解液的全固態電池,將率先應用在一些細分專業領域,比如低空飛行器、便攜消費電子產品等;最后減掉負極,只留下正極。這是在未來,太藍的全固態無負極電池產品階段。

時間線上,除了無隔膜半固態電池的量產規劃,關于全固態電池,太藍新能源同樣以三年為期進行了計劃:2025年完成全固態電池原型驗證和體系開發、2026年通過小批量生產持續驗證、2027年實現批量生產和新能源汽車示范應用。
可以看出,太藍新能源對于固態電池的推進,已經落實了技術路線和量產時間表兩大基礎要素。固態電池不僅是依靠技術實力“設計”出來的,更是靠制造實力“生產”出來的。而太藍新能源多年來已經完成了從技術到制造轉變的前期準備。
太藍新能源與長安汽車合作關系的建立,對于固態電池產業化來說是一個重要轉折點。
今年8月,太藍新能源收獲來自長安汽車的數億元B輪融資,固態電池賽道久違迎來大型車企與技術初創企業的重磅合作。
對于長安汽車來說,一方面動力電池是汽車產業鏈的強勢環節,既關乎核心技術與產品差異、產品競爭力,又關乎資源與產業話語權,以電池為核心的全產業鏈布局是市場滲透的全新要求。
另一方面,液態電池市場已高度集中,車企轉向固態電池才有卡位希望。國外大眾、豐田,國內長安、上汽、廣汽、吉利、奇瑞等車企紛紛通過自研或合作的方式提前布局固態電池,在產業基礎上進行固態電池技術成果的轉化,才能加快進度,并追趕上傳統鋰電廠商的步伐。
而對于專注固態鋰電池技術出身的太藍新能源來說,在一個新生又火熱的賽道中確立地位,需要考慮到重塑傳統鋰電生態、提高技術落地效率與產品制造良率、搶占細分領域市場等多重挑戰。與大型車企的合作,奠定的既是產業生態搭建的基礎,也是應用場景和出貨規模的基礎。
此外,固態電池對于整車的熱管理設計、CTB/CTP/CTC等集成設計、結構件設計、全生命周期監測與管理均提出新的需求,尤其是全固態電池需要外部提供較高的束縛壓力,以保證固固界面的良好接觸。
綜上來看,技術企業與整車企業的協同推進不可或缺,也正成為一股積極推動產業前進的力量。
轉載自高工鋰電
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