一次預(yù)熱+一場(chǎng)直播，清陶能源一代固態(tài)電池開始浮出水面。

上汽智己計(jì)劃將其首發(fā)搭載L6，對(duì)外宣傳行業(yè)首個(gè)準(zhǔn)900V超快充固態(tài)電池。

如何實(shí)現(xiàn)900V？

204個(gè)電芯，按照峰值電壓上限900V計(jì)算，最大電壓超過(guò)4.4V。

清陶一代固態(tài)電池：氧化物+聚合物+5%-10%電解液

按照清陶李崢在直播中透露的信息，在該款固態(tài)電池中加入10%浸潤(rùn)劑。結(jié)合此前的信息，推測(cè)下來(lái)，應(yīng)該就是第一代固態(tài)電池的思路，聚合物+氧化物+5%-10%電解液，經(jīng)過(guò)熱聚合形成凝膠網(wǎng)絡(luò)，在正負(fù)極材料、隔膜兩側(cè)涂覆固態(tài)電解質(zhì)。

按照清陶對(duì)于固態(tài)電池的規(guī)劃，從半固態(tài)到全固態(tài)，除了逐步降低電解液占比直至全固態(tài)，電解質(zhì)開始多種材料的復(fù)合使用；負(fù)極從硅碳到金屬鋰或者含鋰合金；工藝上逐步取消隔膜、類隔膜；能量密度規(guī)劃從360wh/kg提升到500Wh/kg以上。

第一代半固態(tài)電池：材料上，采用半固態(tài)，正極三元高鎳，負(fù)極搭配硅碳負(fù)極，電解質(zhì)中液體含量5%—10%，氧化物電解質(zhì)為主，輔之聚合物形成復(fù)合電解質(zhì)；工藝上，采用納米固態(tài)電解質(zhì)涂覆以及固態(tài)電解質(zhì)層成型；能量密度目前360Wh/kg，最高可達(dá)420Wh/kg。

第二代準(zhǔn)固態(tài)電池：材料上，正極采用三元高鎳、鎳錳，負(fù)極搭配含鋰的復(fù)合負(fù)極，電解質(zhì)中液體含量小于5%，基于第一代氧化物與聚合物的復(fù)合IPC電解質(zhì)中添加鹵化物及硫化物；工藝上，隔膜、類隔膜完全消失；能量密度可達(dá)400-500wh/kg。

第三代全固態(tài)電池：正極無(wú)鋰缺鋰材料，負(fù)極金屬鋰或含鋰合金，固態(tài)電解質(zhì)沿用IPC電解質(zhì)體系；能量密度超過(guò)500wh/kg。

半固態(tài)到1000km續(xù)航？

除了PACK層面的優(yōu)化，這款固態(tài)電池提升續(xù)航的方式就是在正負(fù)極、電解質(zhì)材料上做文章。

目前市面上的產(chǎn)品中，石墨克容量在330mAh/g，正極鐵鋰180mAh/g，N5在200-210mAh/g左右。作為決定能量密度上限的正極材料，自然成為兵家必爭(zhēng)之地。

清陶和智己合作的這款固態(tài)電池，正極采用超高鎳，意味著正極材料克容量可能直接被提到230mAh/g左右的水平。相較于目前主流的鐵鋰和N5材料，更容易實(shí)現(xiàn)1000公里CLTC續(xù)航。

負(fù)極采用高比能復(fù)合硅碳負(fù)極，也是直接將克容量往新的層級(jí)上提升，搭配智己宣傳的自研納米尺度固態(tài)電解質(zhì)包覆正極，納米級(jí)別的包覆厚度，優(yōu)化正極材料，提升離子電導(dǎo)率和能量密度。

針對(duì)各個(gè)材料，行業(yè)目前的趨勢(shì)是，相對(duì)成熟的正極三元，從目前的高壓55系往高鎳、超高鎳或者富鋰錳方向發(fā)展，負(fù)極普遍為石墨體系，頭部企業(yè)開始采用一些添加3%-5%的硅碳體系，未來(lái)將從石墨到硅碳再往鋰金屬方向發(fā)展，最終實(shí)現(xiàn)高比能的安全電池。

智己和清陶這款電池實(shí)現(xiàn)高比能的思路是，基于固態(tài)電解質(zhì)相對(duì)較高的穩(wěn)定性，搭配更高比容量的超高鎳正極和硅碳負(fù)極，發(fā)揮安全、理論能量密度等指標(biāo)的優(yōu)勢(shì)。

按照劉濤所述“能量密度數(shù)倍于120Wh/kg這個(gè)數(shù)字”，結(jié)合此前上汽透露的半固態(tài)單體能量密度368Wh/kg，樣件能量密度理論上已經(jīng)超過(guò)液態(tài)鋰離子電池能量密度極限。

放電功率、循環(huán)壽命、成本、安全 怎么解？

固態(tài)電解質(zhì)與正負(fù)極的接觸會(huì)形成更高的界面阻抗，雖然半固態(tài)電解質(zhì)能在一定程度上降低界面阻抗，但無(wú)法從本質(zhì)上緩解。內(nèi)阻提升，會(huì)影響充電速度。

針對(duì)此問(wèn)題，上汽智己發(fā)布首創(chuàng)干法固態(tài)電解質(zhì)層一體成型技術(shù)，降低正極與電解質(zhì)之間的阻抗，配合超高離子電導(dǎo)率納米固態(tài)電解質(zhì)，電芯整體內(nèi)阻大幅下降，提升快充速度。正極包覆增加充放電的穩(wěn)定性，從而提升其循環(huán)性能和安全性能。疊加高比能正負(fù)極、電解質(zhì)組合對(duì)整體能量密度的提升，進(jìn)一步保證電池的循環(huán)性能。

在安全方面，雖然固態(tài)電解質(zhì)可燃性比液態(tài)電解質(zhì)低、工作環(huán)境溫度更寬，從而使得在部分條件下，固態(tài)電解質(zhì)更安全，比如電池?fù)p壞后，無(wú)電解液泄漏風(fēng)險(xiǎn)，無(wú)危險(xiǎn)可燃?xì)怏w排出，不易燃燒和爆炸，正負(fù)兩極由高強(qiáng)度固態(tài)電解質(zhì)層隔開，大大降低穿刺導(dǎo)致短路可能性。但是，在搭配某些比如鋰金屬的材料，同樣還是會(huì)有枝晶生長(zhǎng)造成電池短路從而引發(fā)熱失控的等等問(wèn)題。

針對(duì)安全問(wèn)題，上汽智己推干法一體成型耐高溫固態(tài)電解質(zhì)，搭配“預(yù)”、“導(dǎo)”、“構(gòu)”、“隔”、“疏”五重電池安全防護(hù)措施。

成本層面，按照上汽集團(tuán)創(chuàng)新研究開發(fā)總院常務(wù)副院長(zhǎng)蘆勇此前在媒體溝通會(huì)上透露的信息，與清陶合作的半固態(tài)電池，能量密度與三元、磷酸鐵鋰相比，同樣重量的PACK里面，續(xù)航提升10%，成本下降10%-30%。2024年將量產(chǎn)裝車。

但是在3月26日直播中，清陶李崢并未就成本的問(wèn)題進(jìn)行針對(duì)性解答，而是表示借助上汽規(guī)模化及其他資源，將成本降低。