1月27日，以“重新定義汽車——升維之戰(zhàn)”為主題的第十一屆全球新能源汽車大會（GNEV11）正式拉開帷幕。受疫情影響，本次大會首次采取“線上會議+全網(wǎng)直播”的方式舉辦，來自傳統(tǒng)車企、造車新勢力、動力電池、零部件及投資和研究機構(gòu)全產(chǎn)業(yè)鏈的中外嘉賓在線上與大家分享觀點、展開交流。
在以“為明天而生”為主題的未來汽車開發(fā)者論壇上，輝能科技行銷負責(zé)人許容禎，就何為固態(tài)電池，以及主要固態(tài)電池廠家的對比發(fā)表了精彩演講。
以下為嘉賓精彩實錄，有刪改。
感謝第一電動的邀請以及主持人邱鍇俊總的邀請，讓我們輝能科技有這個榮幸可以在GNEV11這個場合跟大家一起分享。
在進入技術(shù)說明之前我們先看一下固態(tài)電池有哪幾種。
相較于傳統(tǒng)鋰電池和液固態(tài)電池，固態(tài)電池有90%以上都是固態(tài)電解質(zhì)，剩下1~10%可能就是在其他極層部分有其他混合或者是全固態(tài)都是屬于這個領(lǐng)域里面的。在這個固態(tài)電解質(zhì)大于90%的固態(tài)電池里面，前幾大都是這幾個主要的代表之一。相較于這兩種之外，還有一種是介于中間的過渡性產(chǎn)品，它是基于液態(tài)電池的架構(gòu)做的一個改良，其固態(tài)電解質(zhì)小于25%。如果從整個電解質(zhì)的角度去做分類可以看到，聚合物、氧化物還有硫化物三種，所以基本上要分膠態(tài)跟液態(tài)有一個簡單的點，我們?nèi)タ此}類分解的部分到底是因為溶劑啟動的還是聚合物啟動，如果從溶劑啟動就是膠態(tài)，如果是聚合物啟動那就是固態(tài)。另外離子移動的部分也是一樣，如果是溶劑驅(qū)動就是膠態(tài)，全膠態(tài)的技術(shù)在20年前被半膠態(tài)給取代。
以固態(tài)的部分來說，這三種包括了固態(tài)聚合物、氧化物和硫化物這三種，在氧化物和硫化物完全沒有有機隔膜，我們在這部分由于兩個氧化物和硫化物里面已經(jīng)有鋰子，氧化物及硫化物可以自己來做傳導(dǎo)，他們里面沒有任何的溶劑。另外還有一個方式去分辨固態(tài)電池和液態(tài)電池，如果你在撞擊電芯之后有短路情況發(fā)生就是液態(tài)，如果撞擊之后沒有任何短路發(fā)生就是固態(tài)，因為在液態(tài)或者膠態(tài)里有有機隔膜，有機隔膜是可被壓縮的材料。當撞擊電芯時有機隔膜會受到壓縮和壓制，這個時候他就會變形，變形后就因為接觸而短路。
如果要從液態(tài)膠態(tài)進展到固態(tài)有一個很大的差異，我們從圓柱到角柱都有30%工藝上的差異，那從軟包再到固態(tài)電池又有60%以上工藝制備上的差異，所以說在這樣的理解之下我們來看自己的固態(tài)電池，有三個點是非常重要的，也是最基礎(chǔ)的，就是安全性、能量密度還有成本。在安全性部分，因為我們用的是氧化物固態(tài)電解質(zhì)，是所有固態(tài)電解質(zhì)中最穩(wěn)定的系統(tǒng)，我們就可以不斷使用高活性的材料提升能量密度，然后降低電芯成本。
基本上在電芯層級因為我們用了氧化物的關(guān)系，本質(zhì)上是安全的。從另外一個角度來看也是屬于被動安全，被動安全的意思是可以讓液態(tài)電池的安全的范圍從本來130度左右，在使用了氧化物之后可以提升到200度甚至是300度左右，這個是氧化物和固態(tài)電解質(zhì)可以做到的被動安全部分。
但因為在我們整個研發(fā)過程中，已經(jīng)將電芯階段包括界面內(nèi)阻問題以及相關(guān)快充或低溫表現(xiàn)及循環(huán)壽命問題等都解決了，接下來我們其實在想的是如何做電池模塊以及電池包的部分。所以一旦我們把電池包做到了很大容量，或者說電池處于300度以上熱失控這個階段，這部分就不是氧化物或其他固態(tài)電解質(zhì)可以解決的。一旦電芯做得很大，大到電芯本身就已經(jīng)有幾十度電量程度的時候，其安全性的需求就不再是2~10安時或5~6度電的一顆電芯技術(shù)，這時候就需要搭配上ASM主動安全機制，結(jié)合了這個被動安全再加上主動安全就是絕對安全的電池芯，電池模組還有電池包。
在能量密度部分，我們從2020年開始在負極添加了SiOx，今年我們會把它的含量提高到28%，他的能量密度會相當于NCM811的能量密度，明年我們是希望能夠把SiOx成分的含量提高到百分之百，負極沒有任何的石墨成分，這樣就可以做到單體330wh/kg~350wh/kg的能量密度水平。
我們還有一個全固態(tài)鋰金屬負極化學(xué)系統(tǒng)，這個化學(xué)系統(tǒng)目前已經(jīng)可以達到383 wh/kg，500次循環(huán)壽命的能力，這個部分根據(jù)整個供應(yīng)鏈的成熟度，我們希望能夠從原本預(yù)計的2024量產(chǎn)提前到2023年。電池包的部分我們現(xiàn)在思考的是在架構(gòu)與固態(tài)電池安全性上做到更多，將固態(tài)電池本身的安全性與雙極電池技術(shù)結(jié)合。當然，雙極電池技術(shù)因為是用內(nèi)串取代外串的技術(shù)，所以說也需要很高的安全性，只有固態(tài)電池能夠用這個方式去制作。所以說我們希望利用這個方式進一步發(fā)展變成CIM的一個產(chǎn)品，所謂CIM就是一顆電芯就是一個模組的產(chǎn)品。
我們可以稍微看一下CIM的部分，一個電池包里面只有12個電芯，電芯本身很大，這里面已經(jīng)有8串28伏~45伏的操作電壓，然后CIM在12外串之后就可以變成一個模組，他只需要12顆電芯。
另外一個我們想做的是CIP，因為我們在2019年把CIM成功做出來并且取得美國愛迪生的金獎，我們有很大信心把CIM變成CIP(cell is pack)電池包，在電芯和電池包的部分同步提升能量密度還有續(xù)航里程和CIP這樣的設(shè)計，在成本的部分我們可以極簡冷卻系統(tǒng)封裝、BMS的管理系統(tǒng)，節(jié)省出很多模組工藝制程，我們直接拿極片堆疊成一電池包，他基本上通過這個方式讓內(nèi)阻降到很低，冷卻系統(tǒng)也會變得很簡單，成本也會隨之大幅下降。我們估算了一下，當我們整個產(chǎn)能達到7GWh的時候搭配上CIP技術(shù)，成本即可相當于NCM622的成本，當我們把整個產(chǎn)能再往上提升到15GWh的時候搭配上CIP技術(shù)，成本即可跟811相當，這也是我們希望CIP固態(tài)電池能夠做到的終極目標。
我們希望CIP能夠在今年底完成，由于整個制程很簡單，BMS簡化到最極點，產(chǎn)能也是最快最多，整個封裝成本是傳統(tǒng)封裝成本的35%左右，用到整個技術(shù)的部分其實就是這幾個主要的技術(shù)。在氧化物的基礎(chǔ)上我們用了LCB去解決界面內(nèi)阻的問題，LCB這個部分的專利我們至少付了有上百個專利去解決界面電阻的問題，界面電阻的問題有三個面向，也就是固固界面、固活界面以及隔離層與電極界面，應(yīng)用于產(chǎn)品上才可以做到快充以及長使用壽命還有低溫的操作系統(tǒng)，再加上安全性，可以持續(xù)提升能量密度和降低成本。
當我們把產(chǎn)業(yè)對電動車高安全性、高能量密度、低成本、快充、長使用壽命和低溫壽命六大產(chǎn)品需求都完全滿足后，我們就可以做CIM和CIP。當我們做到CIM一顆電芯大概有好幾度電，甚至到CIP一顆電芯有80~100度電情況的時候，能量非常大，已經(jīng)不再是一顆電芯能夠解決安全性的問題，我們就有了這個主動安全機制（ASM）。
這個機制的主要用途就是他可以主動自啟防堵熱失控反應(yīng)，可以在熱失控發(fā)生的當下把不穩(wěn)定的態(tài)狀變成穩(wěn)定的態(tài)狀，把多余的能量給消耗，因為能量被消耗了之后轉(zhuǎn)成穩(wěn)態(tài)，就沒有能量也就不會產(chǎn)熱，沒有產(chǎn)熱就沒有熱擴散，沒有熱擴散后熱失控就會完全停止下來。
所以通過這個機制，我們就有辦法來去利用MAB去提升整個集成的效率然后做到CIM和CIP。整個固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)里只有我們完成了整個配套，現(xiàn)在大部分的固態(tài)電池都在努力克服界面電阻的問題，ASM只有我們有，BiPolar的部分TOYOTA也有提出來，但是只有在概念階段。從這個上面可以看到我們專利全球有400多個專利，布局的全面性非常廣，所以競爭對手很難繞過我們的專利網(wǎng)。
跟競爭對手相比，我們在2016年就已經(jīng)有試產(chǎn)線建成，比TOYOTA領(lǐng)先了六年，領(lǐng)先了QuantumScape7年。我們在內(nèi)地有2GWh建制的計劃，在最近這一兩個月里大家就可以聽到我們進一步的好消息，接下來明年就會有2GWh的工廠建成并預(yù)計于2023年擴產(chǎn)至7GWh的產(chǎn)能。在產(chǎn)品的部分Quantumscape今年提出了100毫安培的產(chǎn)品，我們在2012年就有了，所以說從產(chǎn)品建設(shè)方面來看我們也是領(lǐng)先Quantumscape8年多的時間，而Quantumscape目前只有single layer技術(shù)，但我們的multilayer我們已經(jīng)成功在市面上使用，然后又取得了安規(guī)認證，再加上我們甚至也可以把這個pouch電池應(yīng)用到VDA上面也可以。整個產(chǎn)品經(jīng)過7年在市場上面的驗證，所以在產(chǎn)品的成熟度上都是相較于其他固態(tài)電池要成熟，也因為這樣我們也獲得了國際的肯定，包括愛迪生獎以及美國CES創(chuàng)新發(fā)明獎。
以上就是我的報告，謝謝大家。圖片（來源：第一電動/作者：鄧婭）
