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半固態電池“裝車”量產在即！

幾天前，蔚來CEO李斌親自下場測試搭載150kWh電池包的蔚來ET7，在此次測試中，車輛總計行駛14小時1分鐘、1044Km，并且車輛剩余電量為3%。值得一提的是，測試車輛搭載的150kWh電池包，能量密度高達360Wh/kg，并沒有使用行業主流的液態鋰電池技術，而是半固態電池。據蔚來透露，這款電池預計將于2024年第二季度量產交付。
 
半固態電池“裝車”量產在即！
                                                              半固態電池起源
由于鋰離子電池擁有較長的使用壽命和較高的能量密度，經常被用作交通工具的動力電池。目前，動力電池市場上多數產品是液態鋰離子電池，但因為液態電池采用的有機電解液易燃，容易導致電池起火或爆炸。
 
為了保證電池安全，液態電池便需要增加額外材料和工藝，使電池重量、體積和成本增加，加之正負極材料的選擇受限，電池的能量密度也很難進一步提高。因此，業界轉向研究固態電池，嘗試用不可燃的固態電解質替代可燃的電解液，以從根本上提高電池的安全性。
 
然而固態電池的發展目前仍然處于實驗室階段，研究發現其存在的電導率低、電極/電解質界面兼容性和穩定性差、離子傳輸速度、材料制備與成型、封裝設計等方面的技術難點仍無法解決。于是，業界只好選擇另一種比較折中的方案，也就是半固態電池。
 
半固態電池是指，電芯中固態電解質和液態電解質均存在，液態電解質的質量或體積比例相對較大，電解液含量占比在5%-10%的電池，其正負極，隔膜等可以延續采用液態鋰離子電池的材料。


半固態電池采用了原位固化固液電解質，主要核心在“固液電解質”。所謂原位固化，就是逐步把當前的液態電解質轉換為固體，而不是一步到位全固態的方法。
 
由于半固態電池采用固液混合電解質，安全性較液態鋰離子電池更高，界面接觸性較固態電池更好，也更容易實現商業化落地。
                                                              高鎳+硅基漸成趨勢
近年以來，為攀登高能量密度高峰、挑戰快充速度，眾多主流電池廠商紛紛采用高鎳正極搭配硅基負極方案。
 
固態電池與傳統液態電池的正極材料相似，三元正極材料是典型的固態電池正極材料之一，增加鎳含量可以提升電池能量密度，具有較高能量密度的高鎳三元正極材料是未來的發展方向。
 
同時，在電池技術發展的過程中，對鋰離子電池的要求越來越高，如高能量、高安全性等，而石墨材料無法滿足這些需求。硅基材料包括硅碳、硅氧等，硅的儲備量豐富、成本低、無污染，并且硅基材料比碳基材料的理論比容量更高，理論比容量為 994 mA·h/g，負極漸漸向硅基化發展。
 
據了解，蔚來150kWh電池包于2021年的NIO Day上發布，采用固液混合電解質，硅碳復合負極材料和超高鎳正極材料，單個電池包重量為575kg，能量密度為360Wh/kg。這塊電池的電芯由衛藍新能源提供，于今年6月份正式交付給蔚來，然后由蔚來自己進行電池包pack生產。
 
除此之外，特斯拉4680大圓柱電池正負極分別采用高鎳三元材料和硅基材料，億緯鋰能的46大圓柱產品、中創新航的頂流圓柱電池等都采用了高鎳+硅碳的體系。
                                                           2023年企業布局半固態電池動態
隨著半固態電池的產業化進展，裝車進展不斷推進。
 
除了蔚來ET7搭載150kWh半固態電池包實現超1000公里續航，據上汽官網，2024年上半年飛凡車型將搭載清陶能源的固態電池。今年8月，清陶能源完成了與上汽聯合開發的第一代半固態電池裝車實驗，測試車輛最大續航里程達到1083公里，將于明年在上汽智己汽車平臺上實現量產。
 
孚能科技也在今年11月宣布，搭載其半固態電池的遠航Y6正式下線，后者為大運集團旗下豪華新能源車型。孚能科技同時表示，半固態電池已在多款品牌車型落地。
 
電池企業布局方面：
 
今年12月，蜂巢能源推出方形半固態電池，即二代果凍電池新品，該電池目前已達到量產狀態。
 
11月22日，領新新能源一期凝膠聚合物固態電解質的“大固”系列產品投產；6月29日，領新新能源與長壽經開區簽定了20GWh大容量凝膠聚合物固態電池的項目投資協議，項目擬投資106億元。
 
11月21日，太藍新能源重慶二期項目開工投產。此前首座半固態一期項目于2022年投產。
 
9月5日，贛鋒鋰業推出半固態“先鋒”電池，采用柔性固體電解質隔膜和超級半固態電芯，可實現3000+循環壽命，10萬公里無衰減。
 
9月14日，國軒高科透露，公司的高安全半固態電池預計2023 年批量交付。此外預計2025年后將生產出能量密度超過800Wh/L、超過400Wh/kg、循環 800 次的全固態電池。
 
7月4日，衛藍新能源湖州基地二期項目奠基，目前公司湖州基地項目一期已達產。6月30日，公司360Wh/kg鋰電池電芯交付蔚來汽車。
 
4月18日，長安深藍首款搭載半固態電池系統的中型SUV深藍S7在上海車展中亮相。據公司表示，計劃將不晚于2027年推動重量能量密度達到350-500Wh/kg、體積能量密度750-1000Wh/L，并逐步量產應用，2030年實現普及。
 
2月，總投資 100 億元的 15GWh 清陶能源動力固態電池儲能產業基地正式簽約落地成都市郫都區。首條生產線設計產能1GWh，預計近期首批半固態電池將在郫都工廠正式下線。
 
1月13日，嵐圖追光首批搭載孚能科技半固態電池的車型下線。2023 年 3 月 27 日，公司在投資者互動平臺表示，公司自主研發的第一代半固態電池已順利量產裝車。
 
參考來源：
太平洋號 《李斌實測挑戰1000KM續航，半固態電池能否破解純電痛點》
蓋世汽車《半固態、去模組、車企自研……2023動力電池關鍵詞》
高工鋰電《半固態電池量產裝車“搶跑”》
光大證券《半固態電池量產在即，氧化物路線蓄勢待發》
界面新聞《半固態電池明年批量供貨蔚來，哪些電池企業正押注這項技術？》

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