2022年7月6日，上汽清陶固態電池聯合實驗室掛牌成立。當天，上汽集團宣布，與清陶能源合作研發的1000公里以上長續航里程固態動力電池將于2023年率先應用于上汽自主品牌新款車型。半年時間過去了，包括新冠疫情等不確定性因素是否會影響固態電池裝車？

近日，清陶能源聯合創始人、總經理李崢在接受本報記者采訪時告訴記者，雙方在2月12日再次確認固態電池裝車量產的時間表不變。

動力電池的三個“創新”

從高校“象牙塔”邁向產業“金字塔”。來自清華大學創新團隊的清陶能源，專注于新能源材料技術的產業轉化，在鋰電池材料原創應用、設備研發設計、生產工藝創新等方面不斷突破，率先實現了固態鋰電池的產業化，現已成為估值近200億元的“獨角獸”。

在動力電池領域，競爭的最優解是差異化的創新。李崢告訴記者，作為新能源汽車行業的一個重要發展方向，固態鋰電池在最近幾年里取得了快速的進展，已經形成了一股勢力。固態鋰電池并不是單一的產品，而是一條全新的賽道。在這個條賽道上，整個電化學儲能的能量密度會得到更快速的提升。

清陶能源固態電池的創新，在技術上分為三個層面。首先是核心材料的創新。固態電池的核心材料是固態電解質。固態電池體系的發展一定是由半固態（液態電解質質量百分比小于15%）發展至準固態/類固態（液態電解質質量百分比小于5%），最后發展為全固態（不含任何液態電解質）。清陶能源通過對固態電解質，以及正極和負極等核心材料的創新，包括對正極的包覆、負極材料的改性，以及固態電解質的復合配方，避免了現有液態鋰電池易燃易爆現象。

第二是關鍵工藝創新。干混和干壓工藝能最大限度發揮現有電池材料的容量，這些工藝還能提高電池生產的合格率，降低成本。

第三是系統集成創新。電池形狀和成組方式能夠幫助電池組提升整體安全性和集成效率。

李崢表示，從產業發展的趨勢角度來說，核心是材料的迭代，材料升級之后一定會有工藝的升級和設備開發跟進，最后實現從半固態到全固態的轉變，液體含量不斷下降，能量密度不斷提高，安全性能得到進一步提升。同時，通過規模化的產品提升產品的良率和一致性，從而帶來單位成本的不斷下降，實現多層次協同創新。

李崢坦言，清陶能源最重要的競爭力，是自己摸索出的核心材料和生產工藝。企業對于核心的掌控力越強，未來的迭代效率就越高。

2016年之前，固態電池還處于學術上的概念。經過多年努力，清陶能源把固態鋰電池從一個高校實驗室的樣品級別做到了規模化量產。清陶能源擁有國內首條固態鋰電池生產線，并率先實現了固態鋰電池的產業化，構建了完備的自主知識產權體系。目前，公司量產（1.7gwh現有產能和10gwh在建產能）的第一代產品是半固態電池，液含量在5%-15%之間，能量密度在240-420wh/kg之間；第二代準固態電池已完成了小試，現已進入中試，液含量小于5%，能量密度為400-500wh/kg；第三代全固態電池內沒有任何液體，目前已經完成了實驗室階段的驗證，正在進行產線的設計和工藝開發相關工作，能量密度在500wh/kg以上。

從實驗室樣品到規模化量產

清陶能源固態電池研發的迅速發展，一方面來自企業在“核心材料+工藝設備”技術進階的路徑上不斷迭代優化，另一方面是企業不斷提高工程化能力和極限制造能力。李崢表示，實驗室的展示樣品要做成有市場規模的商品，必須要過制造能力和工程化這一關。近年來，清陶能源分別與北汽、上汽和廣汽等多家車企在固態電池領域進行合作。通過和整車廠合作，清陶能源參與到整車廠的車型規劃和路線規劃過程中，除了能掌握第一手技術數據之外，還能根據市場要求匹配不同的技術體系，把技術優勢轉化為產品優勢，助力車企品牌向上。

清陶能源和上汽合作由來已久。2020年6月，上汽集團參與了清陶能源e+輪融資。2021年，上汽集團與清陶能源共同實現了超高能量密度固態鋰電池的實車驗證，采用單體能量密度為368wh/kg的固態電池，結合上汽新一代純電平臺，實測cltc綜合續航里程達1083km。同時，在電芯、模組及相應的soh算法策略研究方面均取得突破性開發進展。這在當時是國內固態電池企業披露的數據中進展最快、能量密度最高的半固態電池。

2022年1月，上汽集團參與了清陶能源f++輪融資。2022年7月，上汽創新研發總院和清陶能源共同掛牌成立了固態電池聯合實驗室，目的是將固態電池的安全性、能量密度和上汽的整車產品聯系起來，同時上汽車打造第二代技術底座2.0版本時，將固態電池技術路線清晰勾勒出來。聯合實驗室的誕生和運作本身是協同創新，是用一個比較好的機制來滿足市場需求。

“上汽整合了自身的電池資源，和我們從新型電池材料、電芯技術、生產工藝研發到電池如何裝車、裝在什么車型中，以及系統集成領域的開發都在聯合實驗室進行。”李崢說。

經過半年時間的努力，聯合實驗室取得了階段性的成果：在上汽魔方電池體系中，對不同尺寸、不同電量、不同續航里程的固態電池產品矩陣做了規劃，并將如期裝車量產；對固態電池安全性有了一個整體、科學的評估，有助于幫助上汽降本；聯合布局第二代固態電池，能量密度將突破400wh/kg。

更高的安全性、更高的能量密度、更長的續航里程、更快的充電速度、最大限度地降低能耗是整個行業發展的必然選擇。隨著多年的積累，清陶能源的“核心材料+工藝設備”技術進階路徑已經逐步清晰，同時具備了工程化和極限制造能力。這是清陶的核心競爭力，也是所有電池創新企業最重要的必修課。在未來的發展中，面向廣闊的市場，清陶能源將與更多的產業合作伙伴同行、共生、一起成長。

解密固態電池

近日，半固態電池成為汽車行業炙手可熱的話題。截至目前，已有蔚來、賽力斯、長安深藍等多家車企披露半固態電池裝車進展，贛鋒鋰電、國軒高科等電池企業均宣布半固態電池預計在2023年批量交付。

為什么要發展固態電池？

固態電池，是一種使用固態電極和固體電解質的電池。發展固態電池，主要原因在于目前液態鋰離子電池在能量密度、安全性等方面都遇到了發展瓶頸。

打個比方，液態鋰離子電池就像鋰離子的“游泳池”，正負電極材料在電解液中相互交換離子，產生了電能。而在充電過程中，鋰離子在負極表面經過還原反應形成樹枝狀的金屬鋰，如果鋰枝晶刺穿隔膜就會造成內部短路，存在安全隱患。另外，為了保證安全性，液態鋰離子電池的能量密度已接近天花板。

要在安全性與能量密度上實現突破，就要從材料這個根本問題入手。固態電池應運而生。通過把作為“游泳池水”的電解液變成固態電解質材料，電池漏液、鋰枝晶穿刺等安全風險都得以規避。安全問題解決后，電池就能用上更高容量的正負極材料，打開能量密度的“天花板”。

不過，受限于固態電池技術以及規模化量產尚不成熟，當下能夠實現量產裝車的是半固態電池。據清陶能源測算，目前這一代的半固態電池能量密度上限有望達到400wh/kg，較液態鋰離子電池提升30%-50%。

發展固態電池的難點在哪里？

不可否認的是，第一代半固態電池是將固態電解質成型到電極的表面，但電池中依然需要一部分液體用于改善界面接觸，同樣會面臨漏液、熱失控等安全風險。所以，盡管道阻且長，我們仍舊需要發展全固態電池。

在清陶能源聯合創始人、總經理李崢看來，固態電池并不只是一個簡單的材料體系創新，而是材料、工藝和設備結合起來的創新，勢必帶來傳統電池廠的工藝變革、產線升級。

另外，固態電池的生產概念也已發生變化。“傳統的鋰電池是集成封裝的概念，電池廠采購正極、負極、隔膜、電解液等材料封裝成電池；固態電池則是做出一整塊致密的材料，是材料成型的制成概念。”李崢告訴記者。

固態電池，走哪條技術路線？

從固態電池根據電解質材料來分，有聚合物電解質與無機物電解質兩條技術路線。

聚合物材料的柔性更好，所以它的優勢在于更易加工，固-固接觸界面也更加致密。但是，聚合物也有劣勢，即鋰離子電導率較低。此外，它的電池能量密度、循環壽命也相當有限。

無機物電解質則有相反的特性。無機物電解質離子電導率相對更高，但是材料顆粒度、硬度較高，加工相對不易，難以制成薄膜，不易加工成致密成品。

作為國內研發固態電池起步較早的企業，清陶能源貫徹的材料方案是兼用無機物與聚合物打造復合材料，采納兩者之所長，以無機物作為主體保障鋰離子傳導功能，并在固-固界面處使用聚合物，提高致密性與加工柔性，將兩者的優勢結合起來。

據了解，清陶能源的量產能力與技術能力在業內相對領先。國內多數固態電池企業都在跟隨清陶能源這套復合材料路線。

李崢表示，“目前，清陶能源的產品正應用于航空航天以及一些特殊的儲能領域，在這些領域積累技術、迭代優化并提升產能。”

注：圖片非商業用途，存在侵權告知刪除！

本文地址：http://www.lbzrq0002.com/news/details930.html