在今年的上海車展上，寧德時(shí)代發(fā)布了里程碑式產(chǎn)品--凝聚態(tài)電池，能量密度最高可達(dá)到500Wh/kg，不僅可以應(yīng)用到電動(dòng)汽車上，未來(lái)還會(huì)應(yīng)用到民用電動(dòng)載人飛機(jī)等領(lǐng)域。

凝聚態(tài)電池（來(lái)源：寧德時(shí)代）

從凝聚態(tài)電池封裝形式上看，現(xiàn)階段將采用軟包和方形兩種形態(tài)。這對(duì)于一直主打方形封裝的寧德時(shí)代來(lái)說(shuō)，或許意味著其已經(jīng)儲(chǔ)備軟包技術(shù)，也看好軟包在凝聚態(tài)這種下一代電池領(lǐng)域的應(yīng)用空間。

在寧德時(shí)代發(fā)布凝聚態(tài)之前，東吳證券報(bào)告指出，第一代凝聚態(tài)電池或采用原位聚合工藝。相比傳統(tǒng)液態(tài)電池，第一代凝聚態(tài)電池電解液無(wú)較大變化，額外加入3-5%的膠黏劑（推測(cè)為環(huán)氧乙烷，為原位聚合單體，預(yù)封裝后通過(guò)60-80℃加熱進(jìn)行固化，使單體聚合形成PEO），增加聚合物+氧化物復(fù)合電解質(zhì)，其中PEO聚合物以框架網(wǎng)絡(luò)形式填充，氧化物使用LATP材料，以隔膜涂覆+正極包覆形式添加。此外負(fù)極從石墨體系升級(jí)到預(yù)鋰化的硅基負(fù)極，正極仍使用高鎳811材料，隔膜仍保留并涂覆固態(tài)電解質(zhì)涂層，封裝方式可采用卷繞/疊片+方形/軟包的方式。

第二代凝聚態(tài)電池或升級(jí)鋰金屬/鋰復(fù)合負(fù)極，或需使用LLZO/LLZTO固態(tài)電解質(zhì)。相比傳統(tǒng)液態(tài)電池，第二代凝聚態(tài)電池變化較大，其中電解液的使用大幅減少，增加對(duì)鋰金屬穩(wěn)定的LLZO/LLZTO氧化物電解質(zhì)（含鋯），正極采用高鎳高電壓/超高鎳9系/富鋰錳基，負(fù)極使用鋰金屬/鋰復(fù)合負(fù)極，隔膜保留并涂覆固態(tài)電解質(zhì)涂層，封裝方式主要采用疊片+軟包的方式

（來(lái)源：東吳證券）

國(guó)聯(lián)證券研報(bào)也持相同觀點(diǎn)，其認(rèn)為，寧德時(shí)代第一代凝聚態(tài)電池方案或采用原位聚合工藝，在8系高鎳三元及高硅負(fù)極體系內(nèi)引入膠黏劑（PEO或VC等）加引發(fā)劑形成凝膠狀電解質(zhì)，使用常規(guī)鋰鹽及電解液并添加LiFSi或LiTFSi，保留隔膜并在隔膜涂覆固態(tài)電解質(zhì)（LATP或LLZO）。

“而二代產(chǎn)品在此基礎(chǔ)上或采用超高鎳或富鋰錳基正極搭配鋰金屬或鋰復(fù)合負(fù)極并大幅減少電解液使用量，并且在封裝方式上可能革新為疊片軟包的方式。”上述研報(bào)表示。

凝聚態(tài)電池屬于半固態(tài)電池？

與目前的三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池相比，凝聚態(tài)電池有著“更高”和“更快”等優(yōu)勢(shì)，前者是指能量密度，后者是指充電速度。

凝聚態(tài)電池經(jīng)特殊界面設(shè)計(jì)將電解液束縛在高分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，形成了兼具優(yōu)良力學(xué)穩(wěn)定性和離子傳輸性能的凝膠態(tài)，擁有更佳的動(dòng)力學(xué)、安全性及可靠性。

從寧德時(shí)代披露的資料來(lái)看，目前凝聚態(tài)電池很可能是一種半固態(tài)電池，它的電解質(zhì)是凝膠狀態(tài)，含有液態(tài)成分，沒(méi)有流淌性而具有很強(qiáng)的粘附性，避免了液態(tài)電池的熱失控，提升了安全性。除此之外，在能量密度和充電速度方面都比液態(tài)電池有所提升。與全固態(tài)電池相比，凝聚態(tài)電池依然屬于過(guò)度性產(chǎn)品，在能量密度與安全性上依然遜色不少。

半固態(tài)電池吹響軟包電池翻身的號(hào)角

相較于方形、圓柱電池，軟包電池在很長(zhǎng)一段時(shí)間在成本方面并不占優(yōu)勢(shì)。究其根源，主要是軟包電池使用的疊片工藝，過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間疊片效率不及卷繞工藝，使得軟包電池的規(guī)模制造成本高于方形、圓柱電池。在電動(dòng)汽車普遍降本的形勢(shì)倒逼下，采用疊片的軟包市場(chǎng)拓展一直不溫不火，尤其在國(guó)內(nèi)，市占率不足10%。

但是，軟包疊片效率低的痛點(diǎn)一旦解決，其制造成本有望與方形、圓柱電池較量，屆時(shí)，軟包電池的高能量密度、高安全性、長(zhǎng)循環(huán)壽命和靈活設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)就會(huì)成為加分項(xiàng)，成為車企和消費(fèi)者的優(yōu)先考慮選項(xiàng)。

而被視作全固態(tài)電池的過(guò)渡路線的半固態(tài)電池通常采用軟包+疊片封裝工藝，中后道工序變化大，不需注液。從目前已經(jīng)可量產(chǎn)半固態(tài)電池企業(yè)如孚能科技、國(guó)軒高科、贛鋒鋰電、衛(wèi)藍(lán)新能源等企業(yè)來(lái)看，均采用了疊片+軟包的路線。此外，比亞迪在混動(dòng)領(lǐng)域推出的刀片電池，其電芯也采用了疊片電芯+鋁塑膜包裹，即多個(gè)裸電芯經(jīng)鋁塑膜包裹后，串聯(lián)在一個(gè)方形鋁殼內(nèi)。疊片+軟包形態(tài)，有望成為半固態(tài)電池、固態(tài)電池的主要封裝工藝路線。

疊片工藝突飛猛進(jìn)，解決軟包電池的后顧之憂

動(dòng)力電池制成工藝可分為卷繞和疊片兩種，其中圓柱以卷繞為主，方形和軟包雖然都適用卷繞和疊片，但目前方形仍以卷繞為主。

（來(lái)源：我的電池網(wǎng)）

疊片是將正負(fù)極極片按一定尺寸裁切，然后將正負(fù)極片、隔膜交替疊合成電芯。

從電芯性能上看，疊片制成的電芯更為出色。與卷繞不同，疊片工藝的原理決定了電芯的正負(fù)極片和隔膜不會(huì)在制造過(guò)程中發(fā)生彎曲，能夠充分展開(kāi)堆疊在一起。這不僅能減少電芯內(nèi)阻、提升電芯功率，更重要的是，平整穩(wěn)定的界面讓極片能夠同步收縮膨脹，讓變形和電場(chǎng)變得均勻，使得電芯內(nèi)部電子移動(dòng)更容易，從而實(shí)現(xiàn)更快的充放電速度。因此，在相同體積下，疊片電芯的能量密度較卷繞要多約5%，并且具備更長(zhǎng)的循環(huán)壽命。

除了性能外，疊片電芯的安全性也更好。以孚能科技的軟包疊片電芯為例，其針刺實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驘o(wú)明火甚至無(wú)煙，表現(xiàn)出高度的安全性。其中的奧秘就在于卷繞電芯主要是沿卷軸方向散熱，加上卷繞層數(shù)較多，其傳熱散熱的效果都不理想；疊片電芯憑借較少的極片堆疊層數(shù)和更大的表面積，傳熱散熱效果明顯，電芯熱穩(wěn)定性得到增強(qiáng)。

但相較于卷繞，疊片需要將極片與隔膜裁切成片，不僅工序上更為繁瑣，且裁切過(guò)程中容易出現(xiàn)斷面、毛刺等問(wèn)題，影響極片分切的良率；單位面積內(nèi)的疊片效率低于卷繞，故需要多工位疊片，設(shè)備資金投入更多。成本問(wèn)題，成為軟包疊片電池市場(chǎng)發(fā)展的枷鎖。

不過(guò)，隨著方形電池制造由卷繞向疊片工藝轉(zhuǎn)向的自我革命，將加快疊片技術(shù)和效率的提升，降低疊片電池制造成本，從而也為軟包電池的未來(lái)提供了更大的拓展空間。

日前，蜂巢能源對(duì)外發(fā)布了應(yīng)用于方形電池的第三代疊片工藝--飛疊技術(shù)，已經(jīng)媲美卷繞工藝效率；比亞迪已經(jīng)在刀片電池領(lǐng)域廣泛采用疊片工藝，逐步摒棄卷繞工藝；孚能科技軟包電池疊片效率已經(jīng)達(dá)到0.12秒/片，效率與方形、圓柱電池的卷繞工藝不分伯仲。除此之外，億緯鋰能、遠(yuǎn)景動(dòng)力、欣旺達(dá)、中創(chuàng)新航等電池企業(yè)的方形電池制造也將逐步采用疊片工藝路線。

（來(lái)源：蜂巢能源）

設(shè)備端，國(guó)產(chǎn)疊片設(shè)備效率和規(guī)模也在快速突破。光大激光表示，其開(kāi)發(fā)的單片疊片機(jī)，三工位疊片效率已經(jīng)達(dá)到 0.15-0.233秒/片；多片疊片機(jī)，雙工位疊片效率已經(jīng)達(dá)到0.12-0.2秒/片。另外，先導(dǎo)智能、利元亨、贏合科技、海目星、吉陽(yáng)智能等設(shè)備廠商疊片設(shè)備效率也已經(jīng)接近或媲美卷繞效率。

目前，主流電池企業(yè)均有疊片電池技術(shù)路線規(guī)劃，在方形電池轉(zhuǎn)向大尺寸、軟包技術(shù)突破和半固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化趨勢(shì)下，疊片工藝已經(jīng)被認(rèn)為是未來(lái)主流方向。

參考資料：

1、證券時(shí)報(bào)，《寧王”再放大招！新電池“更高、更快”，還能“上天”！》

2、電池中國(guó)網(wǎng) ，《半固態(tài)+疊時(shí)代 軟包電池正迎來(lái)“新時(shí)代”》

3、東吳證券，《新能源汽車長(zhǎng)期趨勢(shì)愈發(fā)確立 寧德時(shí)代的凝聚態(tài)電池如何改變行業(yè)？》

4、國(guó)聯(lián)證券，《重磅發(fā)布凝聚態(tài)電池，踐行零碳發(fā)展戰(zhàn)略》

5、我的電池網(wǎng)，《為什么疊片更具優(yōu)勢(shì)？孚能科技將發(fā)布全新動(dòng)力電池解決方案》

6、證券之星，《因創(chuàng)新而前進(jìn) 蜂巢疊片再提速》

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