“根据我们半固态电池的产业化时间表，明年上半年可以供货。针刺测试是可以过的，也可以通过150℃的热箱测试，一般来说是很难的。我们在一个高端车上应用，可以跑1000公里。”在日前中国电动汽车百人会举办的“第四届新能源与智能汽车供应链创新大会”上，国轩高科工程研究总院副院长徐兴无透露道。
事实上，国轩高科一直在加快固态／半固态电池的产业化步伐。今年5月，国轩高科就曾在其科技大会上宣布，公司研发的半固态电池今年将实现量产，电池单体能量密度可达360Wh／kg。而更高能量密度的400Wh／kg半固态电池，也已经在实验室里制作出原型样品。
“我们提出半固态电池或者是固液混合的，这里面有固态电解质，是包覆也好，涂覆也好，不全是固态，因为（目前）全固态界面问题很难解决。这个解决界面问题和导电的问题，加点儿电解液，这样可以做到400Wh／kg，循环寿命是大于1500次，这个挑战非常大。”徐兴无坦言。
关于固液电池的制造方式，徐兴无表示，要把固态电解质和正极材料以及隔膜放在一起，再加上电解液，这是基本的思路。“半固态，把电解液变成一种凝胶，这也是一种思路”。
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300Wh／kg＋能量路径
固态、半固态是提高锂电池能量密度的重要途径。关于能量密度的提升，徐兴无谈道，行业在2020年发布的“节能与新能源汽车技术路线图2．0”，里面曾提出：到2025年量产电池能量密度达到350Wh／kg，2030年达到400Wh／kg，2035年达到500Wh／kg。这是高端电池的目标。
“当时还增加了一个叫普及型，说叫磷酸铁锂，事实上不仅仅是磷酸铁锂，还包括磷酸锰铁锂或者锰系的复合，可实现更低成本和安全性能，到2035年要冲300Wh／kg，这是总体的一个技术路线。”徐兴无说。
怎么实现300Wh／kg以上的目标呢？徐兴无指出，要达到300Wh／kg级别的能量密度，总体的思路是，采用高镍三元加上硅碳负极体系，最后用高电压单晶技术。“要达到400Wh／kg，就更有些难度，一般来说要用更高的富锂正极，加上硅碳负极或者金属锂负极，能量密度将近400Wh／kg，有350～360Wh／kg，是高镍三元加硅负极这样一个半固态电池”。他补充说。
徐兴无还谈道，今年发布的“十四五国家重点研发项目”，提出研发400Wh／kg的固液混合的半固态电池，循环寿命达到1500周，“这个要求是很高的”。再往上能量密度要达到500Wh／kg，就要用燃料电池；“下一代就是锂硫或者锂空气电池，是这么一个基本的路线”。
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突破磷酸铁锂天花板
固态／半固态电池提高能量密度，可以解决新能源汽车产业向高端发展的诉求。而要实现长远可持续的发展，则必须要考虑供应链安全稳定的问题。
徐兴无指出，动力电池市场供不应求，但最大的困惑是原材料。新能源汽车现在的发展突飞猛进，预计到2025年中国新能源汽车销量要超过1000万辆，全球销量可能要接近2000万辆，这样的话，材料就是一个大问题。
“我们算了一下全球钴的资源，消耗量非常惊人，以后钴的资源根本支撑不了这个行业。如果按照这样的趋势，全球的钴用在新能源汽车上面，再加上其他的用处，差不多可能30年就消耗殆尽了。”徐兴无判断。这不是价格的问题，而是可能买不到了。
既然钴资源可能会耗尽，那么无钴电池就是对应的解决思路。“这中间有几个技术路线，有的是镍锰酸锂，还有一种是磷酸盐系的，比如说磷酸铁锂。”徐兴无表示。根据“节能与新能源汽车技术路线图2．0”，当时提的能量密度目标，在2025年达到230Wh／kg，2030年达到260Wh／kg。
“磷酸铁锂到底是不是有天花板，怎么能够提升它的能量密度？我们的体会，事实上还是有很大的空间。”徐兴无表示非常有信心。
“因为磷酸铁锂材料的克容量是170mAh／g，我们现在已经做到152mAh／g，压实密度现在可以做到2．5，实现了这样一个材料的改进。”他指出，采用预锂化技术，在循环过程中不断补锂；还有厚电极技术等，也可以提高能量密度。
事实上，国轩高科确实是在不断突破磷酸铁锂天花板。徐兴无称，国轩高科在今年科技大会上已经公布能量密度达210Wh／kg的磷酸铁锂电池。该产品还在世界新能源汽车大会上获得一个创新技术奖。据悉，公司230Wh／kg的磷酸铁锂电池今年年底也将逐步走向量产。此外，国轩高科还发布了JTM＋磊石换电技术。
值得注意的是，近期比较火热的磷酸锰铁锂电池国轩高科也有布局。“锰者猛也，最大的特点，电压高是优点。”徐兴无指出。在此之前，国轩高科方面表示，借助加锰，未来磷酸（锰）铁锂电池能量密度有望提高至300Wh／kg。如此看来，磷酸锰铁锂，确实很猛。
来源： 电池中国网
