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就在不久前,鋰電行業迎來一波巨震:衛藍新能源正式啟動A股創業板IPO。
這家鋰電池企業絕非等閑之輩,它不僅僅是國內最早做固態電池的企業之一,同時也是國內第一批實現半固態電池量產落地的企業。

去年1月份蔚來發布的150度電池包,采用的就是衛藍新能源提供的半固態電芯,其能量密度高達360Wh/kg,滿電狀態下可實現1000公里續航。
如果IPO進展順利,衛藍新能源有望成為名副其實的“固態電池第一股”,估值高達185億元。

要知道,資本的“嗅覺”,往往是快市場一步的。
或許在不久的將來,固態/半固態電池會在短時間內迎來爆發式增長,也很有可能會實現大規模普及。
今天,我們就借此機會,聊聊這家企業到底有哪些核心技術?又能否改寫動力電池的行業走勢?
01. 中國鋰電之父帶隊????
說起衛藍新能源,不得不提的就是他們的創始人團隊,是真的強。
其核心創始人是中國工程院陳立泉院士,長期在中科院物理研究所從事科研和教育工作,被譽為“中國鋰電之父”。
中國第一塊固態電池、第一塊液態電池、以及第一條鋰電池生產線,均出自陳立泉院士團隊之手,讓中國鋰電池成功實現了“從0到1”的蛻變。

而衛藍的另外兩位聯合創始人,擔任公司首席科學家的李泓,以及擔任董事長兼總經理的俞會根,都是陳立泉院士帶出來的學生。
實際上,早在中國第一塊液態鋰電池被研發出來20年前,陳立泉院士就開始了對固態電池的研究。
1959年,19歲的陳立泉從四川南充一中以優異的成績考入了中國科學院物理系,畢業后的他直接選擇留在了中科院物理研究所,繼續從事研究工作,主攻固體晶體生長方向。

到了70年代,中科院開始廣泛與西方進行學術交流。陳立泉研究的領域,正好與德國馬普固體研究所的研究方向高度契合,于是陳立泉被派往德國訪學。
在一次學術公眾開放日上,一個展示桌上擺放的紐扣電池,引起了陳立泉的興趣。這種電池的核心材料是固態氮化鋰,盡管只有紐扣大小,但其蘊藏的能量卻與體積大好幾倍的對照組傳統鉛酸電池相當。
正是這次契機,讓陳立泉主動向中國科學院物理所提交轉行申請,希望從晶體生長研究轉向固態離子學和鋰電池研究,而他的理由正是“據說它未來可以用來制造汽車動力電池”!
結束德國訪學之后,陳立泉隨即創立了國內第一個固態離子學實驗室。
到了1986年,中國為了進一步攻堅關鍵領域的科技水平,啟動了“國家高技術研究發展計劃”即“863”計劃,覆蓋生物、航天、信息、自動化、能源、新材料等領域。
陳立泉,也成了儲能材料系聚合物鋰電池項目的總負責人,項目下設12個課題組,形成系統化的研究體系,這標志著我國正式將固態電池研發提上日程。

在充足的資源支持下,僅僅用了1年多的時間,中國第一批全固態電池就在實驗室誕生了。
其電解質采用的是聚環氧乙烷(PEO),正極材料嘗試過鈷酸鋰和錳酸鋰,而負極材料不僅局限于傳統石墨,甚至還探索過更高能量的鋰金屬。
最終,團隊用實驗室制成的固態電池,成功實現了收錄兩用機的正常播放,完成了立項之初定下的目標。
所以如果從誕生時間來說,咱們是先有的固態電池,后才有的液態電池。
盡管第一批固態電池距離商業化量產還有很大差距,但可貴的是,在這一研發過程中培養出了一批未來鋰電行業頂天立地的頂尖人才。
其中,就包括寧德時代的曾毓群,創立星恒電源的黃學杰,以及衛藍新能源的李泓。

到了1991年,索尼正式宣布18650圓柱液態鋰電池實現商業化,將全球鋰電池的風潮拉入了“液態”這條路線之中。
陳立泉團隊也隨即將研發重心,從固態電池轉向液態電池研發。
只用了5年的時間,陳立泉團隊就研制出了中國第一塊液態鋰離子電池,同時性能上可肩比國際先進水平;
轉過年來,中國第一條年產量20萬支18650型圓柱電池的生產線建成,意味著中國鋰電實現了從實驗室到產業化的關鍵跨越。

在2009年后,寧德時代成立早期的技術路線探索過程中,陳立泉受邀成為寧德時代的特別顧問。
曾毓群曾在一次發言中表示:“陳先生貢獻尤為突出,不僅親自參與了核心材料和工藝的選擇,幫助公司解決了產業化過程中的關鍵難題,更為寧德時代和整個行業培養輸送了眾多核心人才。”

完全可以說,如今中國新能源汽車得以領先全球,背后陳立泉團隊的貢獻,絕對是TOP級別的存在。
02. 液態變固態的神奇藥水????
既然衛藍新能源創始人團隊坐擁國內固態電池領域元老級的大咖,技術上自然是有拿得出手的東西的。
之前我們寫過幾篇關于固態電池技術的文章,固態電池電解質目前大體上可以分為三類,分別是硫化物、聚合物和氧化物。(感興趣的可以點鏈接進去看~)
其中硫化物體系得益于其優異的快充性能,成為了目前市面上研發規模最廣的技術路線。
相比之下,聚合物和氧化物的快充性能均不及硫化物,同時聚合物的熱穩定性差,以及氧化物的“界面問題”,都是阻礙這兩種技術路線產業化落地的堵點。
不過,衛藍新能源選擇的,恰恰是“氧化物+聚合物”路線。
那么,衛藍新能源到底會如何應對材料上的固有難題呢?
這就要說說其中的核心技術了——原位固態化技術。

早在2015年,衛藍新能源聯合創始人兼首席科學家李泓,在中科院物理所進行硅負極材料實驗時,觀察到了一個有趣的現象——
電解液竟然在負極表面,“自發”地生長出了一層固態的薄膜。
而這,恰恰成為了原位固態化技術的起點。
接著李泓發現,可以通過添加有機物質的方式,讓原本“自發”生成的固態薄膜大量增加。
經過多年的材料探索和工藝改良,衛藍新能源團隊逐漸掌握了控制電解液固化程度的方法,如今可以做到“將電解液平滑地轉化為固態電解質”。
簡單打個比方,這個過程有點像是煮雞蛋:蛋液原本是液態,經過加熱之后就會逐漸固體化。既可以將蛋液煮至半熟、做成“溏心蛋”的效果,也可以一口氣做成全熟。
而實際的原位態固化技術中將電解液固化的原理,肯定不是加熱這么簡單。
在衛藍新能源制造電池固態電解質的過程中,需要向電池注入一種含有特殊添加劑的液體,隨后再通過加熱或引發化學反應,讓電解液在電池內部發生“聚合反應”,變成固體狀態。

具體來說,注入的液體由電解質、液態鋰鹽、引發劑、交聯劑構成。
電解質方面,聚合物為聚環氧乙烷PEO,氧化物為磷酸鈦鋁鋰(LATP)或鋰鑭鋯氧(LLZO),是固態電解質的主體材料。
液態鋰鹽通常使用雙三氟甲磺酰亞胺鋰(LiTFSI),為電解質提供更多鋰離子,進一步提高電池電導率。
引發劑包括偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、苯甲酰等多種有機物,用于啟動聚合反應,便于構成穩定的固態電解質分子結構。
交聯劑為三羥甲基丙烷三酯,既能當做催化劑加快固態反應,還能提高固態電解質的機械穩定性。
之所以選擇“聚合物+氧化物”的復合電解質,是因為二者發生絡合之后,可以實現優勢互補。
氧化物電解質的加入,可以彌補聚合物導電率低,導致充電速度慢的問題。
聚合物電解質的加入,可以彌補氧化物“材質過硬”的問題,讓固態電解質更加柔軟有彈性。

所以大體上來說,衛藍新能源原位態固化技術,相比其他固態電池主要有亮點優勢——
由于從工藝上是先把電解液注滿,充分浸潤電極和隔膜、填補每一個縫隙,才進行液態轉固態,再加上電解質像煮熟的雞蛋清一樣具有一定彈性,可以很好地改善令固態電池頭疼的“界面問題”。

此外,還能很好地兼容現有的液態鋰電池產線,理論上從半固態到全固態都能做,且產線改造成本相對可控。
這或許也是為什么,衛藍新能源的半固態電池在商業落地上,已經是眾多固態電池公司中走得非??壳暗牧?。
根據官方的資料,衛藍新能源目前主要的產品有三類:
一是“360Wh/kg高能量密度動力電芯”,封裝出的半固態電池包搭載在蔚來車型上,可以實現1000km續航。

二是“280Ah超高安全儲能電芯”,目前已經實現了浙江龍泉等半固態儲能示范項目成功并網,同時還可用于部分純電動大巴的電池換電。

三是“320Wh/kg高能量密度低空經濟電芯”,主打輕便安全,主要面向無人機行業,目前還在推廣中。

不難看出,衛藍新能源半固態電芯的能量密度可圈可點,明顯高于傳統液態電芯。
但在充電倍率方面,依舊存在一定劣勢。前者目前最高只能做到2C,而后者已經可以做到10C以上。
這或許也是為什么,衛藍新能源會率先和蔚來、以及儲能項目合作,畢竟這兩種場景對快充的需求并不高。
因此,未來半固態電池能否大規模替代液態電池,很關鍵的一點在于能否把充電速度提上來。
除此之外,成本也是半固態電池在普及之路上必須面對的考驗。
03. 寫在最后????
說了這么多,固態/半固態電池相比液態電池最最顯著的優勢,并不是它的能量密度有多高,而是無與倫比的安全性。
當液態鋰電池始終無法解決因為外部碰撞、或是電化學體系出現問題導致的自燃,安全性和法律法規一同擺在臺面上,固態/半固態電池自然會脫穎而出。
在這一過程中,隨著產線規?;鸩綌U張,半固態電池成本會進一步下降,而技術的大幅躍進也會隨之而來。
正所謂春江水暖鴨先知,資本似乎已經提前嗅到了“生機”。
半固態電池的大規模普及,或許就在明年。
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半固態電池,明年見分曉!
