2GWh中试线密集落地:固态电池为何先要闯过制造关

在动辄数十GWh、上百GWh的动力电池工厂面前,0.2GWh的产线并不起眼。但是近两年出现的这类规模较小的中试线也并不是没有。

2GWh中试线密集落地:固态电池为何先要闯过制造关-有驾

它们不会马上把销量拉高,也不会立即改变新能源汽车市场的价格体系。中试线就如同一道必须跨越的门槛一样,在这里企业需要证明的是不能做一颗性能优异、品质稳定的电池,而是在保证稳定的基础上才能生产出一批性能接近车规电芯的产品。

这也是固态电池竞争发生变化的原因之一。

以前行业对于固态电池的讨论多以能量密度为切入点。350Wh/kg、400Wh/kg甚至是更高的指标,确实容易让人联想到更长续航、更轻的车身和更大的应用空间。但是实验室里的一块单体样品和装到汽车上的动力电池包之间,存在着一套完整的制造体系。

2GWh中试线密集落地:固态电池为何先要闯过制造关-有驾

广汽公开过全固态电池中试产线的信息,提到可以大批量生产60Ah以上的车规级全固态电芯,并且具有超过400Wh/kg的能量密度。

2GWh中试线密集落地:固态电池为何先要闯过制造关-有驾

国轩高科公布的全固态中试线规模为0.2GWh,同时披露中试良率接近90%,产品已进入装车测试阶段。亿纬锂能在成都推进固态电池制造能力,从10Ah电芯向60Ah方向延展;东风则已布局实验室、试制线和0.2GWh中试线,并公布过350Wh/kg级产品及车辆运行数据。

这些进展不能简单地等同于大规模量产。但是它们至少说明固态电池的竞争重点,已经由单个性能的展示转向了工程验证。

传统的锂离子电池中液态电解液可以浸润到电极材料的缝隙里面去,促进锂离子在内部传导。全固态电池改用固态电解质之后,安全性及能量密度都有了进一步提高的可能,但是电极和电解质之间变成了“固体接触”。

2GWh中试线密集落地:固态电池为何先要闯过制造关-有驾

电池充放电时会因为材料膨胀、收缩而出现变化。

界面接触变差会使阻抗升高,并且也会对循环性能造成影响。实验中可以施加较高的压力来改善接触;可汽车不能长期依靠复杂的、笨重的外部加压装置。所以降低工作预紧力,使电芯在接近真实车辆环境的情况下稳定运行,成了很多企业无法回避的问题。

固态电解质的厚度同样重要。

2GWh中试线密集落地:固态电池为何先要闯过制造关-有驾

电解质太厚虽然可以使电池结构保持相对稳定,但是它本身并不储存大量的能量,在重量和体积上会占据大量空间造成整个电芯的能量密度难以提高。

要把它做得足够薄又不能出现裂纹、针孔或者局部缺陷同时还要实现连续化生产对材料以及装备的要求就更高了。

干法电极、超薄成膜、转印、等静压、低露点制造环境等工艺开始出现在动力电池企业的技术布局当中,原因就是在这里。固态电池并不是目前液态电池产线的简单升级,一些关键环节需要重新设计。

2GWh中试线密集落地:固态电池为何先要闯过制造关-有驾

由于此原因,多家车企以及电池企业把2027年前后当作一个重要的节点。比亚迪曾提出,在2027年之前开始全固态电池批量示范装车,并且在2030年后逐步扩大其应用规模;宁德时代也表示,全固态电池有望在2027年之前进入小批量生产阶段。三星SDI、丰田、日产等海外企业公布的商业化安排,也大多集中在2027年至2028年前后。

2GWh中试线密集落地:固态电池为何先要闯过制造关-有驾

该时间点的意义并不是市场会突然被固态电池车型所覆盖,而是一批产品开始接受更为严格的工程检验。

到了那一步,企业要面对的将是几十Ah级电芯的连续生产,是每批次产品的一致性,是道路环境下的循环、安全与寿命表现,也是生产设备能否持续稳定运转。实验室里高指标可以体现技术潜力,中试线、实车数据才能体现产品距离市场还有多远。

2GWh中试线密集落地:固态电池为何先要闯过制造关-有驾

对汽车行业而言,固态电池的价值也不应该只是用“续航破千公里”来衡量的。

伴随着800V高压平台、快速补能网络和磷酸铁锂、三元锂电池等技术的不断进步,消费者的对续航数字的敏感性也在发生变化。把续航从700公里提高到1000公里,但是如果能在相近的续航下减重电池包重量,则影响会更直接。

电池包变轻,整车能耗有下降的可能,底盘、悬架和制动系统负担也会随之而改变,车内空间和整车结构会得到更多的设计余量。对低空飞行器、人形机器人等对重量高度敏感的产品来说,这种价值就更加明显了。

2GWh中试线密集落地:固态电池为何先要闯过制造关-有驾

这就意味着固态电池的早期应用不会首先出现在价格敏感的普通家用车市场。高端车型、航空相关设备、机器人等领域对于高能量密度的需求更加迫切,对成本的承受能力也更高,因此更适合作为技术落地的第一批场景。

成熟的磷酸铁锂电池不会因为固态电池中试线投产而迅速退出舞台。它在成本、寿命、供应链和制造效率上仍然有明显的优势。全固态电池即使完成小批量装车,也会遇到材料价格、制造环境、设备投入和良率提升等问题。

2GWh中试线密集落地:固态电池为何先要闯过制造关-有驾

硫化物电解质对空气和水分比较敏感,生产条件要求更严格;超薄电解质和固态电芯制造需要新设备;电芯封装、质量检测及电池包结构也可能发生变化。这些新增环节最终都会落到每Wh成本上。

2GWh中试线密集落地:固态电池为何先要闯过制造关-有驾

所以真正决定产业格局的,不是谁先发布一项高能量密度数据,而是谁能够持续提高良率、延长寿命、降低压力要求,并将制造成本压到市场可以接受的范围。

中试线虽然规模小,但是是固态电池由技术概念走向产品能力的关键一程。新能源汽车新的电池竞争已经展开,只是胜负不会在发布会上的参数表里见分晓,而要在生产线稳定运转的每一颗电芯中慢慢揭晓。

0
全部评论 (0)
暂无评论