“我強烈呼吁這些電池企業，不要猶豫了，趕快產業化，給整車企業提供安全可靠的固混電池。”不久前，北汽集團副總經理廖振波在公開場合如是呼吁。他直言，在能量密度不降低的情況下，要增強安全性，別去走其他的路線，扎扎實實把固混電池做上去。

 

“固混電池”即固液混合電池，是一種介于液態鋰電池與全固態鋰電池之間的電池形態，其與全固態鋰電池的區別在于，固液混合電池中含有一定量的液體電解質，而全固態鋰電池只含有固態電解質，不包含任何液體電解質。

 

固態電芯；圖片來源： 衛藍新能源

 

 

一直以來，提高能量密度與保障安全性是動力電池技術發展的核心所在。然而對于車用動力電池主流產品的液態鋰離子電池而言，高能量密度和高安全性，就像是魚與熊掌，想要二者兼得，幾乎不可能。

 

經過近十年的快速發展，液態鋰離子電池雖在不斷提升能量密度，但是也面臨著不少安全風險。在日前召開的2021中國國際鋰電產業大會上，北京衛藍新能源科技有限公司副總經理李永偉就提到，從電池熱失控的過程中來看，SEI的分解、電極正極與負極的相互作用，都是導致熱失控關鍵的因素，想要改善這一局面就需要導入固態電解質。

 

寧德萬和投資集團投資部總監喻軍也曾指出，鋰離子電池做不到本質安全，其電解液用得越多就越危險，“一個18650型號的鋰電池，其爆炸威力相當于一顆小型手榴彈，只是有鋼殼約束著。”

 

除了安全性，液態鋰離子電池的能量密度也存在天花板。按照我國《節能與新能源汽車技術路線圖》提出的目標，到2020年純電動汽車動力電池的能量密度目標為300Wh/kg，2025年目標為400Wh/kg，2030年目標為500Wh/kg。然而，受制于現有體系架構和關鍵材料影響，鋰離子電池能量密度普遍在240-260Wh/Kg之間，要突破300Wh/kg難度極大。

 

因此，在提高能量密度與保障安全性這一核心訴求下，固態電池的出現則沖破了二者兼得的限制。蓋世汽車研究院資深分析師表示：“與目前主流的三元鋰離子電池相比，固態電池可以提升電動汽車的安全性，同時更高的能量密度能夠使電動汽車擁有更長的續航里程，并且能夠有效縮短電動汽車的充電時間。”

 

從電池結構本身來講，使用固體電解質的固態電池具有不可燃、不腐蝕、不揮發、不漏液等優勢，可極大確保電池的安全性。其次，用金屬鋰做負極的固態電池可匹配高電壓正極材料，進一步提升能量密度。另外，固態電池的封裝相對簡單，能省掉電池包外殼、冷卻等系統，同時可實現電池柔性化、異形化，根據不同應用場景設計不同形狀，靈活性更強。此外，循環壽命長、工作溫度范圍寬、電化學窗口寬、回收方便等也是固態電池所具備的特性。

 

李永偉表示，基于固態電池有可能開發出本質安全的固態電池體系，同時結合電池技術的集成，進一步提高動力電池、儲能電池的應用場景。不過，他也指出，固態電池在發展過程中還面臨著非常多的問題需要解決，如固態電解質的離子電導率較低、固固接觸界面的阻抗上升等。

 

考慮到固態電池大規模量產面臨的諸多現實困難，以及新能源汽車對高安全、高能量密度動力電池的迫切需求，作為折中方案，行業將固液混合電池作為固態電池發展的過渡方案。有分析指出，在全固態鋰電池技術尚未獲得突破的情況下，混合固液電池有望兼容液態鋰電池大部分材料、設備和工藝，綜合平衡安全性、能量密度、功率密度、循環壽命、高低溫性等性能，可率先實現商業化，逐步替代液態鋰電池。

 

 

面對如文章開篇所述的來自整車企業對固液混合電池的迫切需求，動力電池企業在此領域的最新研發進展值得關注。

 

“今年年初，蔚來宣布計劃推出行駛1000公里的360Wh/kg固態電池的消息，開始引爆固態電池在行業里的應用，也促進了固態電池的研發和發展，不管是日本、美國，還是寶馬、福特都在推動技術和產業發展的快速進步。”李永偉說到。

 

北京衛藍新能源科技有限公司副總經理  李永偉

 

對于衛藍新能源自身而言，李永偉在接受蓋世汽車采訪時表示，衛藍新能源的混合固態電池即將批量裝車。“在車用領域，我們能量密度達到270Wh/kg，可以通過針刺的高安全車用混合固液固態電池已經進入SOP，可以實現批量裝車，正在按計劃推進更高能量密度的固態電池研發和工程化，明年下半年就會給客戶提供批量驗證。”

 

目前，衛藍新能源正在建設一條2GWh的規模化固液混合固態動力電池生產線，這個生產線主要生產350-360Wh/kg的新能源車用動力電池。

 

作為中國科學院物理研究所清潔能源實驗室固態電池技術的唯一產業化平臺，衛藍新能源應該說是國內最早一批實現固態電池批量生產的企業。早在去年8月，衛藍新能源在江蘇溧陽的固態電池產業示范基地，就已經建成了2億瓦時的混合固液固態動力電池示范生產線。其產出的固態電池產品能量密度可達到270Wh/kg，倍率性能可以實現3C的連續放電，最大放電倍率可達到7C，同時保持了良好的安全性能。該產品目前在工業類無人機、特種領域已經率先實現了規模化應用。

 

相關統計數據顯示，全球已有40多家固態電池生產商，除了衛藍新能源外，我國的輝能科技、清陶能源、贛鋒鋰業在固態電池領域的研發布局均比較較早，目前已建成至少中試規模實驗線，并有產品應用于無人機，開始商用。從這些廠商的進度來看，業界普遍認為混合固態電池在近一兩年內就可以量產，但是距離大規模商業化應用還有相當長的一段路要走。