390Wh/Kg!比克领跑固态电池性能竞赛
比克固态电池产品
新能源汽车已经迫不及待要大幅度提升续航里程了!
近日,梅赛德斯-奔驰高调宣布,公司基于全新固态电池测试项目打造的测试车已正式启动道路测试。而在此之前,比亚迪、宁德时代等也纷纷宣布全固态电池量产上车计划,且这几家企业的推进时间节点几乎一致:2027年小批量示范应用,2030年以后规模化上车。
对于固态电池在汽车领域的应用,中国科学院院士欧阳明高认为,基于硫化物的第一代全固态电池将在2025-2027年实现量产,能量密度目标为300Wh/Kg;第二代(2027-2030年)和第三代(2030-2035年)产品的能量密度将分别提升至400Wh/Kg和500Wh/Kg。
不难发现,全固态电池需要攻克的第一阶段能量密度目标大概率需要到2027年才能小试一把,对于需要大幅度提升续航里程的纯电动汽车来说,有些远水解不了近渴。好在,比克电池看到了消费痛点和市场刚需,以“半固态先行”策略另辟蹊径,凭借即将落地的390Wh/Kg能量密度产品,率先将痛点变成爽点。
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全固态的“理想”与半固态的“现实”
全固态电池以硫化物、氧化物或聚合物为电解质,理论上可实现500Wh/Kg以上的能量密度,大幅降低热失控风险,安全性得到极大保障。
然而,其产业化面临三大挑战:
其一,材料成本高:硫化物电解质对生产环境要求苛刻,需全程隔绝水分和氧气,设备投资成本飙升;其二,界面阻抗大:固体电解质与电极材料的物理接触问题尚未完全解决,导致电池内阻高、循环寿命短;其三,供应链缺失:从电解质材料到专用生产设备,全固态电池的产业链仍处于实验室到中试阶段。
相比较而言,半固体电池则少了很多现实性阻碍。
以比克为例,其选择的“聚合物+氧化物”半固态路线,通过原位固化技术将液态电解液残留控制在10%以内,兼顾了性能与成本;能量密度也有了大幅度提升,比克当前固态电池产品最高能量密度可达320 Wh/Kg;计划于2025年Q2推出360Wh/Kg产品,采用高镍高硅体系,循环次数达800周;后续计划在2025年底推出390Wh/Kg产品;安全性突破:电解液大幅减少,热失控概率降低90%以上,针刺测试中无明火、无爆炸;成本可控:兼容现有液态锂电池产线,改造成本更低。
“半固态不是妥协,而是现阶段最可行的技术路径。”比克电池副总裁、比克电子总经理刘智波表示,“全固态电池的落地需要全产业链的协同创新,周期相对较长,而半固态电池能快速满足市场需求,且在商业化的过程中获取市场反馈,为技术迭代争取时间,逐步向全固态电池进化。”
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390Wh/Kg已经可以大幅消除里程焦虑
当前规模量产的液态锂电池能量密度上限在300Wh/Kg左右,而比克的390Wh/Kg固态电池产品意味着30%的能量密度提升,这将大幅度提升新能源汽车续航里程至1000公里左右。1000公里续航,已经可以大幅度消除目前新能源汽车消费者的“里程焦虑”。
请注意,这个390Wh/Kg并不是轻易就可以实现的。比克当前的固态电池产品,主要走聚合物+氧化物的技术路线,通过原位固化技术,形成液态电解液残留1%-10%的半固态电池产品,达成产品高安全、高能量密度、长寿命、宽温区、高功率的高性能指标。
具体来看,正极:超高镍三元材料(Ni含量≥90%),搭配表面掺杂包覆技术,抑制晶格氧析出;负极:高容量低膨胀硅碳复合材料,高硅沉积量,表面包覆稳定化,达成高面容,长循环;电解质:固态电解质复合隔膜,协同原位固化形成的柔性聚合物框架存在于隔膜、正极、负极中,柔性电解质可传输锂离子,可兼容硅负极膨胀,提供导离子网络和粘附性。
这一组合将比克固态电池产品能量密度推至390Wh/Kg,循环寿命达800周(容量保持率≥80%),-20℃放电效率超85%,同时支持4C以上快充。
为何比克能够做到?有一句话叫“厚积薄发”。比克在硅基负极、高镍三元等领域都有深厚的技术积淀。
在硅基负极方面,比克是国内较早使用硅负极材料的企业,现已从一代硅走到了三代硅;在高镍三元方面,比克是国内最早应用高镍三元材料的企业。2018年5月,比克在国内首发811高镍18650-3.0Ah高能芯;2024年初,比克量产单体容量达到5.8Ah的高镍+硅负极体系21700电芯;依靠在高镍材料领域的优势,比克即将推出6.5Ah的21700产品,持续突破国内21700产品的容量天花板。
固态电池产品的产业化,不能只靠单点突破。凭借20余年的行业经验,除了在材料领域的技术积淀,比克在技术应用、工程能力上,都有较大优势,形成了从研发到产品转化的完整产业链。
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从eVTOL到AI终端的多使用场景覆盖
当同行的固态电池产品还停留在实验室,比克已经开始收割订单。
在防爆安全设备领域,比克固态电池已在全球行业TOP级客户端形成批量订单,产品可在爆炸性气体环境及可燃性粉尘环境等极端环境下安全使用,全方位满足矿山、化工厂、药厂等特殊行业的设备安全要求。
比克固态电池产品
值得一提的是,比克的固态电池产品,可针对不同应用领域做定制化开发,包括eVTOL飞行器、车电等。同时,面向未来AI终端设备的大规模应用,固态电池也有积极的应用潜力。
eVTOL飞行器市场:空中运行环境要求电池的极致安全;机身轻量化,也要求电池具有高能量密度;此外,保证复杂极端情况下的大电流补充,确保飞行期间的零安全事故,也对电池的大倍率放电性能提出了要求;
车电市场:《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》中提出,加快固态动力电池技术研发及产业化,解决新能源汽车安全、快充等性能需求;
防爆安全设备市场:矿山、化工厂、药厂等特殊行业,存在爆炸性气体环境及可燃性粉尘环境等极端环境,对设备安全性能提出了高要求;
AI终端设备的大规模应用:包括人形/四足机器人的商业化,都对电池性能提出了高要求,这也是固态电池未来增长的潜力市场之一。
潜力如此巨大的市场刚需,需要充足的产能来匹配。据悉,比克正在积极推进固态电池的产能建设:在2025年-2026年,比克二期工厂规划产能2.5GWh;2027年,规划三期工厂,固态电池产能将达到15GWh。
“半固态电池不是过渡产品,而是未来5-10年的主力解决方案。”在刘智波看来,即便全固态电池量产,其在成本等方面上的劣势,仍会给半固态留下充足的市场空间。
在半固态产品之外,比克在全固态电池领域也在发力。
比克在氧化物、硫化物两条技术路线上都有储备:目前量产的半固体电池产品正是“聚合物+氧化物”路线的成果;在硫化物全固态产品上,比克正积极协同产业链上下游企业,做联合开发,共同推进产品性能的持续升级,最终走向全固态成熟产品。
技术路线的竞争,是一个综合性的竞争,绝非靠单点突破就可以更新换代,不同的技术路线,往往也不是非此即彼的零和游戏。半固体电池技术,就像当年被认为是过渡路线的插电式混合动力以及被认为是落后技术的增程一样,其市场前景明显被低估。
从对插混技术不离不弃的比亚迪,到笃定增程的理想,再到持续提升固态电池技术的比克,无不证明一个逻辑:“判断力+执行力”拉满的创新型企业,才是机遇的创造者。
市场会教育每一个嘴硬的人,而消费者,也会用自己的选择,奖励每一个敢为天下先的务实者。