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(huì)（GNEV11）正式拉開帷幕。受疫情影響，本次大會(huì)首次采取“線上會(huì)議+全網(wǎng)直播”的方式舉辦，來自傳統(tǒng)車企、造車新勢(shì)力、動(dòng)力電池、零部件及投資和研究機(jī)構(gòu)全產(chǎn)業(yè)鏈的中外嘉賓在線上與大家分享觀點(diǎn)、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(fù)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(duì)比發(fā)表了精彩演講。

以下為嘉賓精彩實(shí)錄，有刪改。

感謝第一電動(dòng)的邀請(qǐng)以及主持人邱鍇俊總的邀請(qǐng)，讓我們輝能科技有這個(gè)榮幸可以在GNEV11這個(gè)場(chǎng)合跟大家一起分享。

在進(jìn)入技術(shù)說明之前我們先看一下固態(tài)電池有哪兒幾種。

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(gè)領(lǐng)域里面的。在這個(gè)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(gè)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(gè)改良，其固態(tài)電解質(zhì)小于25%。如果從整個(gè)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(gè)簡(jiǎn)單的點(diǎn)，我們?nèi)タ此}類分解的部分到底是因?yàn)槿軇﹩?dòng)的還是聚合物啟動(dòng)，如果從溶劑啟動(dòng)就是膠態(tài)，如果是聚合物啟動(dòng)那就是固態(tài)。另外離子移動(dòng)的部分也是一樣，如果是溶劑驅(qū)動(dòng)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(jī)隔膜，我們?cè)谶@部分由于兩個(gè)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(gè)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?yàn)樵谝簯B(tài)或者膠態(tài)里有有機(jī)隔膜，有機(jī)隔膜是可被壓縮的材料。當(dāng)撞擊電芯時(shí)有機(jī)隔膜會(huì)受到壓縮和壓制，這個(gè)時(shí)候他就會(huì)變形，變形后就因?yàn)榻佑|而短路。

如果要從液態(tài)膠態(tài)進(jìn)展到固態(tài)有一個(gè)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(gè)點(diǎn)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?yàn)槲覀冇玫氖茄趸锕虘B(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(jí)因?yàn)槲覀冇昧搜趸锏年P(guān)系，本質(zhì)上是安全的。從另外一個(gè)角度來看也是屬于被動(dòng)安全，被動(dòng)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(gè)是氧化物和固態(tài)電解質(zhì)可以做到的被動(dòng)安全部分。

但因?yàn)樵谖覀冋麄€(gè)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(shí)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(gè)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(shí)候，其安全性的需求就不再是2~10安時(shí)或5~6度電的一顆電芯技術(shù)，這時(shí)候就需要搭配上ASM主動(dòng)安全機(jī)制，結(jié)合了這個(gè)被動(dòng)安全再加上主動(dòng)安全就是絕對(duì)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(fù)極添加了SiOx，今年我們會(huì)把它的含量提高到28%，他的能量密度會(huì)相當(dāng)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(fù)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(gè)全固態(tài)鋰金屬負(fù)極化學(xué)系統(tǒng)，這個(gè)化學(xué)系統(tǒng)目前已經(jīng)可以達(dá)到383 wh/kg，500次循環(huán)壽命的能力，這個(gè)部分根據(jù)整個(gè)供應(yīng)鏈的成熟度，我們希望能夠從原本預(yù)計(jì)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(dāng)然，雙極電池技術(shù)因?yàn)槭怯脙?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(gè)方式去制作。所以說我們希望利用這個(gè)方式進(jìn)一步發(fā)展變成CIM的一個(gè)產(chǎn)品，所謂CIM就是一顆電芯就是一個(gè)模組的產(chǎn)品。

我們可以稍微看一下CIM的部分，一個(gè)電池包里面只有12個(gè)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(gè)模組，他只需要12顆電芯。

另外一個(gè)我們想做的是CIP，因?yàn)槲覀冊(cè)?019年把CIM成功做出來并且取得美國(guó)愛迪生的金獎(jiǎng)，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(jì)，在成本的部分我們可以極簡(jiǎn)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(gè)方式讓內(nèi)阻降到很低，冷卻系統(tǒng)也會(huì)變得很簡(jiǎn)單，成本也會(huì)隨之大幅下降。我們估算了一下，當(dāng)我們整個(gè)產(chǎn)能達(dá)到7GWh的時(shí)候搭配上CIP技術(shù)，成本即可相當(dāng)于NCM622的成本，當(dāng)我們把整個(gè)產(chǎn)能再往上提升到15GWh的時(shí)候搭配上CIP技術(shù)，成本即可跟811相當(dāng)，這也是我們希望CIP固態(tài)電池能夠做到的終極目標(biāo)。

我們希望CIP能夠在今年底完成，由于整個(gè)制程很簡(jiǎn)單，BMS簡(jiǎn)化到最極點(diǎn)，產(chǎn)能也是最快最多，整個(gè)封裝成本是傳統(tǒng)封裝成本的35%左右，用到整個(gè)技術(shù)的部分其實(shí)就是這幾個(gè)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(gè)部分的專利我們至少付了有上百個(gè)專利去解決界面電阻的問題，界面電阻的問題有三個(gè)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(zhǎng)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(dāng)我們把產(chǎn)業(yè)對(duì)電動(dòng)車高安全性、高能量密度、低成本、快充、長(zhǎng)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(dāng)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(shí)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(gè)主動(dòng)安全機(jī)制（ASM）。

這個(gè)機(jī)制的主要用途就是他可以主動(dòng)自啟防堵熱失控反應(yīng)，可以在熱失控發(fā)生的當(dāng)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?yàn)槟芰勘幌牧酥筠D(zhuǎn)成穩(wěn)態(tài)，就沒有能量也就不會(huì)產(chǎn)熱，沒有產(chǎn)熱就沒有熱擴(kuò)散，沒有熱擴(kuò)散后熱失控就會(huì)完全停止下來。

所以通過這個(gè)機(jī)制，我們就有辦法來去利用MAB去提升整個(gè)集成的效率然后做到CIM和CIP。整個(gè)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)里只有我們完成了整個(gè)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(gè)上面可以看到我們專利全球有400多個(gè)專利，布局的全面性非常廣，所以競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手很難繞過我們的專利網(wǎng)。

跟競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手相比，我們?cè)?016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?cè)趦?nèi)地有2GWh建制的計(jì)劃，在最近這一兩個(gè)月里大家就可以聽到我們進(jìn)一步的好消息，接下來明年就會(huì)有2GWh的工廠建成并預(yù)計(jì)于2023年擴(kuò)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?cè)?012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(shí)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(rèn)證，再加上我們甚至也可以把這個(gè)pouch電池應(yīng)用到VDA上面也可以。整個(gè)產(chǎn)品經(jīng)過7年在市場(chǎng)上面的驗(yàn)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?yàn)檫@樣我們也獲得了國(guó)際的肯定，包括愛迪生獎(jiǎng)以及美國(guó)CES創(chuàng)新發(fā)明獎(jiǎng)。

以上就是我的報(bào)告，謝謝大家。

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