电池材料技术:半固态先行 打开能量密度天花板

  产业内以半固态电池为过度技术路线

     固态电池技术难度大,电池度天目前主流厂商以半固态、材料准固态形式介入固态电池领域,技术提升电池能量密度,半固同时对固态电池进行技术储备。态先

     固态电池的行打普及将先从半固态开始,循序渐进。量密后续待技术稳定工艺确定后成本下降,花板半固态电池将慢慢起量,电池度天尔后逐步迭代到纯固态电池,材料迭代速度逐渐加速。技术

     从液态电池到半固态电池、半固再到全固态电池的态先技术进步路线可分为以下三个方面:

     1、液态电解液被替换为半固态及固态电解质,行打正负极材料暂保持不变。量密

     2、负极材料换为锂金属负极,正极材料保持不变。

     3、负极材料换为锂金属负极,同时替换正极材料为更高比容量的材料。

     半固态电池先行,打开能量密度天花板

     蔚来首个150 度半固态电池上车。7 月12 日,半固态电池正式上车蔚来,这也是半固态电池首次实现量产上车。其采用固液混合电解质,硅碳复合负极材料和超高镍正极材料,单个电池包重量为575kg。电芯(单体)由卫蓝新能源提供,一个150kWh 的电池包内单体数量达到384 个。

     半固态电池优势有不易燃、耐高温、无腐蚀、不挥发。固态电池产业化进程中,半固态电池先行。

     电芯设计上,固态电池没有液体电解质和隔膜的存在,可供储能空间更大。全固态材料及工艺未定,半固态过渡方案产业化基础良好。

     半固态电池与全固态电池的工作原理是相通的,半固态电池成本明显小于全固态电池,半固体产业化的基础是基于以下三点:(1)预锂化技术逐步成熟,(2)半固态电池供应链与现有锂电池供应链重合度较高,(3)添加少量电解液可降低固态电池界面阻抗,在固体电解质中添加液态电解质,可使电极与固态电解质接触更加充分,进而降低界面阻抗。

     半固态电池产业化项目进度已较为清晰。确定性的在2023 年已进行量产上市,如蔚来ET7(卫蓝新能源)、岚图追光(赣锋锂业),高合 HiPhi X (国轩高科)等。

     半固态电池主用氧化物电解质,引领固态电池产业化浪潮

    半固态电池对现有锂电产业链冲击主要在中游隔膜与电解液环节。固态电池正极材料较现有锂电池变化不大,承接原有高镍体系;负极材料提升能量密度,硅氧添加比例逐渐升高,远期或将由锂金属负极取代;半固态与固态电池变化的核心是将原有的隔膜与电解液合二为一,变为固态电解质。

     半固态电池电芯主要使用的固态电解质是氧化物电解质,硫化物电解质或为全固态电池主流路线。电极中液体会破坏硫化物材料结构,进而影响电池性能,氧化物体系因研发成本和难度相对较低,目前是半固态体系的主流技术路线。

     风险提示

     新能源车销售不及预期,地区排产计划变动,产品研发不及预期等。