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凝聚態電池,能否讓寧德時代扳回一城?

2023-05-15 11:20:12 科工力量   作者: 柳葉刀  

用“凝聚態”形容電池,帶有神秘色彩。從動力電池技術的角度看,從“液體”向“固態”轉變時,“凝聚態”正在奔赴中。而在動力電池需求邁向增長階段時,就看寧德時代能否借著凝聚態電池扳回一城。

神秘的“凝聚態電池”

4月19日,寧德時代在上海國際汽車工業展覽會上發布了一項前沿電池技術,凝聚態電池。其中最讓人注目的參數是,這款電池單體能量密度高達500Wh/kg。

通常來說,市面上主流電池中,三元鋰電池能量密度大概是250Wh/kg,磷酸鐵鋰電池能量密度差不多是180Wh/kg,而剛剛量產不久的鈉離子電池能量密度,最多也只在150Wh/kg附近徘徊。但寧德時代這次發布的凝聚態電池,直接將數字翻倍了。

在發布會上,寧德時代表示,這款電池兼具高比能和安全性,也就是說電池既兼顧了能量密度,又考慮到了安全性。早前,新能源汽車起火事件頻發,包括自燃事故,很重要的原因就是動力電池問題。

為了增加汽車續航里程,研究人員通過各種辦法提升電力能量密度,包括提高壓實密度,減薄隔膜等,但類似的辦法無法兼顧安全性。所以,如何兼顧能量和安全,成了電池企業的重要研究課題。但針對新款電池,寧德時代預計,今年內具備量產能力,不僅用于汽車領域,還會用于航空領域。

其實,寧德時代很早就放出了“凝聚態電池”的消息,也為這次正式發布打好了前站。去年6月的重慶車展上,曾毓群就透露:“除了全固態電池、半固態電池,包括大家沒聽過的凝聚態電池,寧德時代都在搞”。緊接著去年8月,寧德時代首席科學家吳凱又對外透露:“寧德時代計劃在2023年推出新一代電池電芯——凝聚態電池”。而去年10月,寧德時代在與投資者互動中,又再次提到凝聚態電池。

在發布會上,寧德時代對凝聚態的解釋是:“采用了高動力仿生凝聚態電解質,并構建了微米級自適應網狀結構,調節鏈間相互作用力,以在增強微觀結構穩定性的同時,提高電池動力學性能,提升鋰離子運輸效率”,而“凝聚態”本身的解釋更專業:由大量粒子組成,并且粒子間有很強相互作用的系統。這樣朦朧的解釋,給寧德時代新款電池蒙上了極具科幻色彩的面紗。

與“刀片電池”爭奪市場目光

實際上,在寧德時代放出概念之初,就有業內人士猜測,“凝聚態電池”,可能屬于較為先進的“半固態電池”范疇。目前,市場上常用的動力電池,使用的是液態電解液,在充放電過程中,會不可避免發生副反應,容易產生事故。而半固態電池恰恰克服了這樣的缺點,安全性、能量密度都有很大提高。

從已經披露的材料看,寧德時代這款新電池,它的電解液可能是半固化的膠質,沒有流淌性,但具有很強的粘附性,這避免了液態電池的熱失控,提升了安全性。

作為動力電池行業的另一龍頭,比亞迪對自家電池的性能,同樣很自信。尤其是他們引以為傲的“刀片電池”,更是在無數次“針刺”實驗中,打動人心。而每次作為“針刺”實驗的對照組,三元鋰電池在實驗臺上爆炸起火的場景,也讓人歷歷在目。

但在這樣的對比背后,卻有另一個事實,三元鋰電池是寧德時代的代表性產品。2017年到2019年,“三元鋰”與“磷酸鐵鋰”曾引發路線之爭,而寧德時代就是通過前者奠定了行業地位。后來,比亞迪通過“針刺”實驗,反轉了這一局面,還打響了“刀片電池”的名聲。

實際上,比亞迪的刀片電池,也是一種磷酸鐵鋰電池,不過,比亞迪將電池設計成了長薄方形結構,這樣的結構可以提高汽車的空間利用率,裝下更多的電芯,所以比亞迪給這款電池取了一個非常貼切的名字,“刀片電池”。

不過可能連比亞迪也沒想到,“刀片電池”會得到如此大范圍的傳播。而這次寧德時代發布凝聚態電池,某種意義上,既有路線之爭的意味,又有流量之爭的雄心。五年前,寧德時代借著三元鋰電池壯大。三年前,比亞迪憑著刀片電池反轉。現在,寧德時代又推出凝聚態電池,沖擊市場。

寧德時代能否扳回一城

從半固態電池研發情況看,國內多家企業都有進展。除了寧德時代,像衛藍科技、清陶能源、贛鋒鋰業,都分別開發出了半固態電池樣本。

像在上海車展正式上市的蔚來ET7,就使用了來自衛藍科技的半固態電池,它采用的是固液混用電解質,能量密度可以達到360Wh/kg。不過,比起寧德時代的凝聚態電池,還是稍遜一籌。

從技術角度看,從“液態”電池,到“半固態”電池,再到“全固態”電池,是一組漸進的過程。所謂全固態電池,是使用固體電極和固體電解質,而不是傳統鋰離子電池中的液體或凝膠電解質。

在體積、充電速度、能量密度等方面,全固態電池肯定更有優勢。但目前商業化落地很困難,像美國Sakti3公司對外宣稱,已經開發出了全固態電池,但后來就沒消息了。日本企業、歐洲企業也都在全固態電池進行投入,但仍在商業化問題上徘徊。

而寧德時代在發布凝聚態電池時,就提到,預計在今年內實現量產能力。雖然寧德時代沒有直接拿下終極“全固態電池”,但顯然已經具備“半固態電池”的商業化能力,正在奔赴終點的途中。

關于凝聚態電池,曾毓群在2022年業績會上也提到,對比全固態電池,凝聚態電池可更快實現量產,能實現高比能與高安全性。其實,在投資者互動平臺上,寧德時代就透露了多線布局的策略,不但有“鈉離子”、“凝聚態”,也有“全固態”。

不過,在寧德時代“凝聚態電池”吸引市場關注的同時,一些寧德時代的工人卻反映,工廠開工率出現下降。其實,從整個新能源行業來看,這可能只是短暫的現象。年初,燃油車企的調價行為,讓消費者對新能源車產生觀望態度,但現在認清形勢后,新能源汽車銷量又步入快車道。而這也讓寧德時代扳回一城。

3月,國內動力電池裝車量同比增長29.7%,寧德時代第一,占比44.95%。而今年上海車展上,新能源汽車表現出的強勁勢頭,必然也為寧德時代電池產能的進一步提升,注入強心針。




責任編輯: 李穎

標簽:寧德時代,凝聚態電池