“飛機什么時候用電了,就什么時候換電動車”,這是很多對電動車持保守態(tài)度的消費者,常常掛在嘴邊的一句玩笑話。然而眼下這句玩笑似乎有可能要實現(xiàn)了。由寧德時代在上海車展發(fā)布的凝聚態(tài)電池,其中有一項非常吸引人的應用方向,便是進行“民用電動載人飛機項目的合作開發(fā),執(zhí)行航空級的標準與測試”,以實現(xiàn)航空級的安全與質量要求。當然,飛機用啥還不是我們需要考慮的。對于廣大消費者而言,想弄懂的當然還是所謂的凝聚態(tài)電池,能給當下的電動車,帶來與其它電池怎樣不同的應用效果。
在推算新技術的應用效果之前,我們肯定要弄清楚所謂的凝聚態(tài)電池到底是什么。畢竟在這個技術發(fā)展日新月異的汽車電氣化時代,各種動力電池技術正在高速涌現(xiàn)。僅就寧德時代而言,近期就有鈉電池、麒麟電池以及這款凝聚態(tài)電池等等。加上比亞迪刀片電池、特斯拉4680電池等等,似乎都要聽糊涂了。其實這些電池技術概念并非是互相排它的。以鈉電池為例,其與我們熟知的鋰電池的差異主要在正極材料上,而麒麟電池則是無模組動力電池包的迭代技術形式。簡單來說,前者是蛋糕材料的問題,后者是包裝方式的問題。
回到凝聚態(tài)電池這里,它的技術核心主要針對電池電解液而來。就沖“電解液”這三個字,我們也能知道,這玩意兒在絕大多數(shù)時候,是以液態(tài)形式存在的。而凝聚態(tài)電池則是要將電解液改為凝膠狀態(tài)。所謂凝膠電解液對于電池的優(yōu)勢,主要集中在安全性方面,這點手機領域的三星已經為大家做了榜樣。因為沒有液體的流動性,且粘附性大大提升的凝膠狀電解液,其穩(wěn)定性相比液態(tài)電解液大幅提升。
其實凝膠電解液并非是寧德時代的專屬,對于前面提到的三星而言,它本就不止是一家覆蓋手機業(yè)務的公司。而國內的蜂巢能源在其短刀電池的宣傳中,也使用了“果凍電池”字眼,不出意外也是基于凝膠型電解質材料打造而來。那么寧德時代的凝聚態(tài)電池,其核心競爭力又在哪呢?
目前寧德時代并沒有披露凝聚態(tài)電池的具體技術信息,但是從宣傳話術來看,排除針對安全性這一眾所周知的材料特性之外,其技術方面還提到了“高動力仿生凝聚態(tài)電解質、高能量密度正極材料、新型負極、隔離膜等等”。這里我們就要復盤一下凝膠電解液電池的發(fā)展趨勢了。
雖然加工工藝要更加復雜,但僅僅要做到凝膠電解液,目前其實并不存在技術上的絕對瓶頸。在傳統(tǒng)電極工藝的基礎上,只需要把隔膜與電池內的電解液替換為凝膠態(tài)即可,這一加工難度也相對更低。當然,還可以將電池的正負極電極也改為凝膠態(tài),相互連接凝膠狀電解液。但是寧德時代披露的信息實在有點過于模糊了,因為這兩種工藝都會涉及“新型負極、隔離膜”。
不過從寧德時代對其凝聚態(tài)電池的能量密度的宣傳來看(最高或能達到500Wh/kg),顯然是采用后者的可能性更高。因為前者無論是對于凝膠材質的使用,還是硅基負極替換石墨負極的做法,都完全圍繞安全性在做文章。而后者則能夠在凝膠技術保障安全性的基礎上,直接運用更為激進的正負極材料,從而獲得更高的能量密度以及延長電池使用壽命、更低的自放電率等等。
而且從分層來說,初級的凝膠電解液技術方案,還是更類似于在傳統(tǒng)鋰電池基礎上打補丁的方式,以彌補安全性問題,簡而言之屬于“做加法”。而全盤以凝膠技術做依托,從而游刃有余的在安全前提下改進正負極技術,減少對電解液的依賴與用量,更類似固態(tài)電池所謂的“做減法”的態(tài)度。從類型劃分來看,后者也更符合“半固態(tài)”的表層與深層含義,對于裝車之后的效果,也有著更深的影響。
對于凝膠技術在電池上的應用,其實一開始都是圍繞安全來做文章。于是這也給消費者打下了一個心理暗示,所謂凝膠電池除了安全,別的就沒啥特色了。特別是快充方面,還是以三星手機為例,這些年旗艦級的快充水平基本只能與蘋果為伍,更是加深了這一印象。但這里其實是一個夠不夠用的問題。對于智能手機而言,充放電倍率并非影響使用性能的決定性因素。與其把成本放在這里,不如去挖屏幕、處理器、影像系統(tǒng)的護城河。
回到電動車這里,車規(guī)級動力電池的容量與性能,是能夠與安全性放在一起聊的核心價值。其成本地位也與智能手機方面不可同日而語。所以寧德時代不出意外也將更多筆墨放在了凝聚態(tài)電池的性能表現(xiàn)上。首先需要克服的便是采用凝膠電解液之后,導致離子通過的阻力變大,從而降低充電效率的問題。畢竟現(xiàn)在車企都紛紛卷起了800V超充技術,如果凝聚態(tài)電池在快充潛力上天花板太低,顯然不符合目前的發(fā)展方向。
雖然寧德時代沒有言及凝聚態(tài)電池正極材料是否有變化,但從前面對凝膠電池技術迭代的解析來看,除了負極材料增強金屬活性,其正極材料也會有更激進的動作。而這一動作很有可能就是采用高鎳、高壓的正極材料?;蛟S是寧德時代本身就有NCM811這樣的高鎳電池,所以潛意識并不覺得自己更換了正極材料方向?總之,此前高鎳電池總是陷入安全與容量的二選一悖論中。但在凝膠技術應用之后,安全性的枷鎖基本被打開,其正極材料鎳比例即便突破到9恐怕都并不讓人例外。
以此推算下來,寧德時代凝聚態(tài)電池可以一面在正極材料、電解液用量等方面進一步降低原材料成本。從而使得即便因凝膠技術的應用,導致生產成本增加的情況下,動力電池的整體生產成本處于可控的狀態(tài)。但考慮到寧德時代NCM811電池的開發(fā)本就是針對中高端電動車,所以凝聚態(tài)電池或許仍然會是這類車型的潛在應用對象。
兼顧高能量密度與安全性,大概率會是寧德時代凝聚態(tài)電池的核心方向。從用戶場景來說,這兩者也是最核心的訴求,對應了續(xù)航焦慮與安全焦慮兩個痛點。對于整個動力電池技術的發(fā)展而言,相比固態(tài)電池這一實際車規(guī)級應用中,幾乎“空中樓閣”似的憧憬,深度挖掘凝膠技術的前景至少是更為明確的。而且更重要的是明確技術的應用,而非單純的炫技。就像前面聊三星對于凝膠電池的使用一樣,雖然有難度,但并不是無法做到快充或者高容量。只是取舍之下,三星選擇了弱化這部分的成本與設計開銷。而屬于汽車的凝膠時代,或許才剛剛開始。
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