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大家好，我是電動(dòng)車(chē)公社的社長(zhǎng)。
就在不久前，鋰電行業(yè)迎來(lái)一波巨震：衛(wèi)藍(lán)新能源正式啟動(dòng)A股創(chuàng)業(yè)板IPO。
這家鋰電池企業(yè)絕非等閑之輩，它不僅僅是國(guó)內(nèi)最早做固態(tài)電池的企業(yè)之一，同時(shí)也是國(guó)內(nèi)第一批實(shí)現(xiàn)半固態(tài)電池量產(chǎn)落地的企業(yè)。
去年1月份蔚來(lái)發(fā)布的150度電池包，采用的就是衛(wèi)藍(lán)新能源提供的半固態(tài)電芯，其能量密度高達(dá)360Wh/kg，滿電狀態(tài)下可實(shí)現(xiàn)1000公里續(xù)航。
如果IPO進(jìn)展順利，衛(wèi)藍(lán)新能源有望成為名副其實(shí)的“固態(tài)電池第一股”，估值高達(dá)185億元。
要知道，資本的“嗅覺(jué)”，往往是快市場(chǎng)一步的。
或許在不久的將來(lái)，固態(tài)/半固態(tài)電池會(huì)在短時(shí)間內(nèi)迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)，也很有可能會(huì)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模普及。
今天，我們就借此機(jī)會(huì)，聊聊這家企業(yè)到底有哪些核心技術(shù)？又能否改寫(xiě)動(dòng)力電池的行業(yè)走勢(shì)？
01. 中國(guó)鋰電之父帶隊(duì)????
說(shuō)起衛(wèi)藍(lán)新能源，不得不提的就是他們的創(chuàng)始人團(tuán)隊(duì)，是真的強(qiáng)。
其核心創(chuàng)始人是中國(guó)工程院陳立泉院士，長(zhǎng)期在中科院物理研究所從事科研和教育工作，被譽(yù)為“中國(guó)鋰電之父”。
中國(guó)第一塊固態(tài)電池、第一塊液態(tài)電池、以及第一條鋰電池生產(chǎn)線，均出自陳立泉院士團(tuán)隊(duì)之手，讓中國(guó)鋰電池成功實(shí)現(xiàn)了“從0到1”的蛻變。
而衛(wèi)藍(lán)的另外兩位聯(lián)合創(chuàng)始人，擔(dān)任公司首席科學(xué)家的李泓，以及擔(dān)任董事長(zhǎng)兼總經(jīng)理的俞會(huì)根，都是陳立泉院士帶出來(lái)的學(xué)生。
實(shí)際上，早在中國(guó)第一塊液態(tài)鋰電池被研發(fā)出來(lái)20年前，陳立泉院士就開(kāi)始了對(duì)固態(tài)電池的研究。
1959年，19歲的陳立泉從四川南充一中以?xún)?yōu)異的成績(jī)考入了中國(guó)科學(xué)院物理系，畢業(yè)后的他直接選擇留在了中科院物理研究所，繼續(xù)從事研究工作，主攻固體晶體生長(zhǎng)方向。
到了70年代，中科院開(kāi)始廣泛與西方進(jìn)行學(xué)術(shù)交流。陳立泉研究的領(lǐng)域，正好與德國(guó)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(guó)訪學(xué)。
在一次學(xué)術(shù)公眾開(kāi)放日上，一個(gè)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(tài)氮化鋰，盡管只有紐扣大小，但其蘊(yùn)藏的能量卻與體積大好幾倍的對(duì)照組傳統(tǒng)鉛酸電池相當(dāng)。
正是這次契機(jī)，讓陳立泉主動(dòng)向中國(guó)科學(xué)院物理所提交轉(zhuǎn)行申請(qǐng)，希望從晶體生長(zhǎng)研究轉(zhuǎn)向固態(tài)離子學(xué)和鋰電池研究，而他的理由正是“據(jù)說(shuō)它未來(lái)可以用來(lái)制造汽車(chē)動(dòng)力電池”！
結(jié)束德國(guó)訪學(xué)之后，陳立泉隨即創(chuàng)立了國(guó)內(nèi)第一個(gè)固態(tài)離子學(xué)實(shí)驗(yàn)室。
到了1986年，中國(guó)為了進(jìn)一步攻堅(jiān)關(guān)鍵領(lǐng)域的科技水平，啟動(dòng)了“國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃”即“863”計(jì)劃，覆蓋生物、航天、信息、自動(dòng)化、能源、新材料等領(lǐng)域。
陳立泉，也成了儲(chǔ)能材料系聚合物鋰電池項(xiàng)目的總負(fù)責(zé)人，項(xiàng)目下設(shè)12個(gè)課題組，形成系統(tǒng)化的研究體系，這標(biāo)志著我國(guó)正式將固態(tài)電池研發(fā)提上日程。
在充足的資源支持下，僅僅用了1年多的時(shí)間，中國(guó)第一批全固態(tài)電池就在實(shí)驗(yàn)室誕生了。
其電解質(zhì)采用的是聚環(huán)氧乙烷（PEO），正極材料嘗試過(guò)鈷酸鋰和錳酸鋰，而負(fù)極材料不僅局限于傳統(tǒng)石墨，甚至還探索過(guò)更高能量的鋰金屬。
最終，團(tuán)隊(duì)用實(shí)驗(yàn)室制成的固態(tài)電池，成功實(shí)現(xiàn)了收錄兩用機(jī)的正常播放，完成了立項(xiàng)之初定下的目標(biāo)。
所以如果從誕生時(shí)間來(lái)說(shuō)，咱們是先有的固態(tài)電池，后才有的液態(tài)電池。
盡管第一批固態(tài)電池距離商業(yè)化量產(chǎn)還有很大差距，但可貴的是，在這一研發(fā)過(guò)程中培養(yǎng)出了一批未來(lái)鋰電行業(yè)頂天立地的頂尖人才。
其中，就包括寧德時(shí)代的曾毓群，創(chuàng)立星恒電源的黃學(xué)杰，以及衛(wèi)藍(lán)新能源的李泓。
到了1991年，索尼正式宣布18650圓柱液態(tài)鋰電池實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，將全球鋰電池的風(fēng)潮拉入了“液態(tài)”這條路線之中。
陳立泉團(tuán)隊(duì)也隨即將研發(fā)重心，從固態(tài)電池轉(zhuǎn)向液態(tài)電池研發(fā)。
只用了5年的時(shí)間，陳立泉團(tuán)隊(duì)就研制出了中國(guó)第一塊液態(tài)鋰離子電池，同時(shí)性能上可肩比國(guó)際先進(jìn)水平；
轉(zhuǎn)過(guò)年來(lái)，中國(guó)第一條年產(chǎn)量20萬(wàn)支18650型圓柱電池的生產(chǎn)線建成，意味著中國(guó)鋰電實(shí)現(xiàn)了從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵跨越。
在2009年后，寧德時(shí)代成立早期的技術(shù)路線探索過(guò)程中，陳立泉受邀成為寧德時(shí)代的特別顧問(wèn)。
曾毓群曾在一次發(fā)言中表示：“陳先生貢獻(xiàn)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(chǎn)業(yè)化過(guò)程中的關(guān)鍵難題，更為寧德時(shí)代和整個(gè)行業(yè)培養(yǎng)輸送了眾多核心人才。”
完全可以說(shuō)，如今中國(guó)新能源汽車(chē)得以領(lǐng)先全球，背后陳立泉團(tuán)隊(duì)的貢獻(xiàn)，絕對(duì)是TOP級(jí)別的存在。
02. 液態(tài)變固態(tài)的神奇藥水????
既然衛(wèi)藍(lán)新能源創(chuàng)始人團(tuán)隊(duì)坐擁國(guó)內(nèi)固態(tài)電池領(lǐng)域元老級(jí)的大咖，技術(shù)上自然是有拿得出手的東西的。
之前我們寫(xiě)過(guò)幾篇關(guān)于固態(tài)電池技術(shù)的文章，固態(tài)電池電解質(zhì)目前大體上可以分為三類(lèi)，分別是硫化物、聚合物和氧化物。（感興趣的可以點(diǎn)鏈接進(jìn)去看~）
其中硫化物體系得益于其優(yōu)異的快充性能，成為了目前市面上研發(fā)規(guī)模最廣的技術(shù)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(shí)聚合物的熱穩(wěn)定性差，以及氧化物的“界面問(wèn)題”，都是阻礙這兩種技術(shù)路線產(chǎn)業(yè)化落地的堵點(diǎn)。
不過(guò)，衛(wèi)藍(lán)新能源選擇的，恰恰是“氧化物+聚合物”路線。
那么，衛(wèi)藍(lán)新能源到底會(huì)如何應(yīng)對(duì)材料上的固有難題呢？
這就要說(shuō)說(shuō)其中的核心技術(shù)了——原位固態(tài)化技術(shù)。
早在2015年，衛(wèi)藍(lán)新能源聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席科學(xué)家李泓，在中科院物理所進(jìn)行硅負(fù)極材料實(shí)驗(yàn)時(shí)，觀察到了一個(gè)有趣的現(xiàn)象——
電解液竟然在負(fù)極表面，“自發(fā)”地生長(zhǎng)出了一層固態(tài)的薄膜。
而這，恰恰成為了原位固態(tài)化技術(shù)的起點(diǎn)。
接著李泓發(fā)現(xiàn)，可以通過(guò)添加有機(jī)物質(zhì)的方式，讓原本“自發(fā)”生成的固態(tài)薄膜大量增加。
經(jīng)過(guò)多年的材料探索和工藝改良，衛(wèi)藍(lán)新能源團(tuán)隊(duì)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(zhuǎn)化為固態(tài)電解質(zhì)”。
簡(jiǎn)單打個(gè)比方，這個(gè)過(guò)程有點(diǎn)像是煮雞蛋：蛋液原本是液態(tài)，經(jīng)過(guò)加熱之后就會(huì)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(shí)際的原位態(tài)固化技術(shù)中將電解液固化的原理，肯定不是加熱這么簡(jiǎn)單。
在衛(wèi)藍(lán)新能源制造電池固態(tài)電解質(zhì)的過(guò)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(guò)加熱或引發(fā)化學(xué)反應(yīng)，讓電解液在電池內(nèi)部發(fā)生“聚合反應(yīng)”，變成固體狀態(tài)。
具體來(lái)說(shuō)，注入的液體由電解質(zhì)、液態(tài)鋰鹽、引發(fā)劑、交聯(lián)劑構(gòu)成。
電解質(zhì)方面，聚合物為聚環(huán)氧乙烷PEO，氧化物為磷酸鈦鋁鋰(LATP)或鋰鑭鋯氧(LLZO)，是固態(tài)電解質(zhì)的主體材料。
液態(tài)鋰鹽通常使用雙三氟甲磺酰亞胺鋰(LiTFSI)，為電解質(zhì)提供更多鋰離子，進(jìn)一步提高電池電導(dǎo)率。
引發(fā)劑包括偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、苯甲酰等多種有機(jī)物，用于啟動(dòng)聚合反應(yīng)，便于構(gòu)成穩(wěn)定的固態(tài)電解質(zhì)分子結(jié)構(gòu)。
交聯(lián)劑為三羥甲基丙烷三酯，既能當(dāng)做催化劑加快固態(tài)反應(yīng)，還能提高固態(tài)電解質(zhì)的機(jī)械穩(wěn)定性。
之所以選擇“聚合物+氧化物”的復(fù)合電解質(zhì)，是因?yàn)槎甙l(fā)生絡(luò)合之后，可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。
氧化物電解質(zhì)的加入，可以彌補(bǔ)聚合物導(dǎo)電率低，導(dǎo)致充電速度慢的問(wèn)題。
聚合物電解質(zhì)的加入，可以彌補(bǔ)氧化物“材質(zhì)過(guò)硬”的問(wèn)題，讓固態(tài)電解質(zhì)更加柔軟有彈性。
所以大體上來(lái)說(shuō)，衛(wèi)藍(lán)新能源原位態(tài)固化技術(shù)，相比其他固態(tài)電池主要有亮點(diǎn)優(yōu)勢(shì)——
由于從工藝上是先把電解液注滿，充分浸潤(rùn)電極和隔膜、填補(bǔ)每一個(gè)縫隙，才進(jìn)行液態(tài)轉(zhuǎn)固態(tài)，再加上電解質(zhì)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(tài)電池頭疼的“界面問(wèn)題”。
此外，還能很好地兼容現(xiàn)有的液態(tài)鋰電池產(chǎn)線，理論上從半固態(tài)到全固態(tài)都能做，且產(chǎn)線改造成本相對(duì)可控。
這或許也是為什么，衛(wèi)藍(lán)新能源的半固態(tài)電池在商業(yè)落地上，已經(jīng)是眾多固態(tài)電池公司中走得非?？壳暗牧?。
根據(jù)官方的資料，衛(wèi)藍(lán)新能源目前主要的產(chǎn)品有三類(lèi)：
一是“360Wh/kg高能量密度動(dòng)力電芯”，封裝出的半固態(tài)電池包搭載在蔚來(lái)車(chē)型上，可以實(shí)現(xiàn)1000km續(xù)航。
二是“280Ah超高安全儲(chǔ)能電芯”，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了浙江龍泉等半固態(tài)儲(chǔ)能示范項(xiàng)目成功并網(wǎng)，同時(shí)還可用于部分純電動(dòng)大巴的電池?fù)Q電。
三是“320Wh/kg高能量密度低空經(jīng)濟(jì)電芯”，主打輕便安全，主要面向無(wú)人機(jī)行業(yè)，目前還在推廣中。
不難看出，衛(wèi)藍(lán)新能源半固態(tài)電芯的能量密度可圈可點(diǎn)，明顯高于傳統(tǒng)液態(tài)電芯。
但在充電倍率方面，依舊存在一定劣勢(shì)。前者目前最高只能做到2C，而后者已經(jīng)可以做到10C以上。
這或許也是為什么，衛(wèi)藍(lán)新能源會(huì)率先和蔚來(lái)、以及儲(chǔ)能項(xiàng)目合作，畢竟這兩種場(chǎng)景對(duì)快充的需求并不高。
因此，未來(lái)半固態(tài)電池能否大規(guī)模替代液態(tài)電池，很關(guān)鍵的一點(diǎn)在于能否把充電速度提上來(lái)。
除此之外，成本也是半固態(tài)電池在普及之路上必須面對(duì)的考驗(yàn)。
03. 寫(xiě)在最后????
說(shuō)了這么多，固態(tài)/半固態(tài)電池相比液態(tài)電池最最顯著的優(yōu)勢(shì)，并不是它的能量密度有多高，而是無(wú)與倫比的安全性。
當(dāng)液態(tài)鋰電池始終無(wú)法解決因?yàn)橥獠颗鲎?、或是電化學(xué)體系出現(xiàn)問(wèn)題導(dǎo)致的自燃，安全性和法律法規(guī)一同擺在臺(tái)面上，固態(tài)/半固態(tài)電池自然會(huì)脫穎而出。
在這一過(guò)程中，隨著產(chǎn)線規(guī)?；鸩綌U(kuò)張，半固態(tài)電池成本會(huì)進(jìn)一步下降，而技術(shù)的大幅躍進(jìn)也會(huì)隨之而來(lái)。
正所謂春江水暖鴨先知，資本似乎已經(jīng)提前嗅到了“生機(jī)”。
半固態(tài)電池的大規(guī)模普及，或許就在明年。
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半固態(tài)電池，明年見(jiàn)分曉！
