摘要
半固态电池技术突破或率先重塑汽车市场格局
固态电池正以一种出人意料的方式进入主流动力市场。
最新消息显示,上汽集团为其MG品牌旗下一款售价仅10万人民币级别的纯电车型MG4,搭载新型半固态电池。
此举打破了前沿技术通常率先应用于高端车型的惯例,直接将技术竞争的战火引向了对成本最为敏感的大众市场。
这一决策的底气,源自其长期合作伙伴——固态电池独角兽企业清陶能源在第二代半固态技术上取得的实质性进展。
据公开信息,该电池的固态化程度实现关键突破,电解液含量已降至5%。这直接带来了两大核心性能的提升:安全与低温表现。
在安全性方面,该电池通过了“360度针刺测试”。这意味着从多个角度对电芯进行破坏性穿刺后,电池均未发生起火或爆炸。
在低温性能上,数据显示,在-7℃的环境下,搭载该电池的车型续航达成率比传统磷酸铁锂电池高出约13%,极寒放电功率提升超过20%。这直接回应了电动车在冬季续航大幅衰减的市场核心痛点。
与此同时,其基础性能指标的同样引人注目:系统能量密度据称可达400Wh/kg,支持12分钟快速充电400公里。此外,通过应用预锂化负极技术,其循环寿命也较传统电池提升超过30%。
要在10万级的成本框架内,兼顾基于固态技术的综合性能提升,无异于一次严峻的考验。这背后并非单一的技术改良,而是上汽、清陶在制造工艺与核心材料两个维度上协同突破的结果。
首先是生产工艺的革新。清陶为此押注于被行业视为畏途的“干法正极工艺”。
该工艺通过摒弃溶剂,能够大幅缩减工序、降低能耗和生产成本,是电池制造降本的理想路径。但相较于干法负极,干法正极因其技术难度而迟迟未能规模化应用。
而清陶能源在2024年已宣布,其干法正极技术实现了中试阶段的卷对卷生产,并通过干法热复合,实现极片和电解质的连续制造。
为了将这项工艺从实验室推向量产,上汽与清陶的专利布局覆盖了从设备到材料的全链条。
核心突破之一在于多级辊压设备的精细设计,例如通过将减薄辊设计为中凸弧形辊,改善传统直辊的最小轧制厚度限制。专利还包含了对改性粘结剂材料的研发,以及开发适用于干法电极的电解液,用以提高浸润性和高温循环性能。
供应链的动态印证了其产业化步伐。目前,先惠技术与清陶能源合作研发的干法辊压设备(中试级)已成功交付并进入调试阶段。而在此之前,清陶能源已与辊压设备制造商纳科诺尔、以及固态电池设备商利元亨均建立了合作关系。
根据行业调研,中试阶段单GWh产线约需5-6台干法辊压设备,单台价值量在600万人民币左右。
而若上汽MG的电池产线大规模采用此工艺,这将成为中国首个将干法电极技术应用于实际量产的项目,其行业示范意义重大。
值得注意的是,从技术路线来看,清陶有机-无机复合固态电解质的相关工艺(如复合涂层隔膜、原位固态化)只需在现有液态电池工艺基础上迭代优化。但后续仍需追踪,清陶如何在电芯中实现固态电解质层轻薄、高安全、高电导、低内阻、高致密、均匀性的平衡,这仍是其量产的核心挑战。
如果说工艺革新解决了“如何造得便宜”的问题,那么材料体系的选择则决定了“电池本身有多便宜”。
与多数企业追逐高镍或硫系路线不同,清陶选择的是:重仓锰基正极材料。
锰是一种储量丰富、成本低廉的元素,但其在传统液态电池中存在“锰溶出”、需配合耐高压电解液使用等瓶颈。清陶的逻辑是,固态电解质能解决锰基正极在液态体系中锰溶出、缺乏耐高压电解液的根本问题,从而释放其低成本、高电压的优势。
进一步从应用来看,锰基正极的战略价值在于其灵活性:下可替代磷酸铁锂,其低温容量保持率可达95%以上;上可替代三元材料,例如镍锰酸锂不仅能量密度接近三元,且不含钴,热分解温度更高,热放射量仅为三元的1/3,安全性优势显著。
为克服锰酸锂材料的瓶颈,清陶的专利显示,其采用了对正极进行包覆设计,以及单晶、多晶锰酸锂复合的策略,通过结构设计拦截溶出的锰离子,保证循环性能。
在以上技术积累的基础上,清陶已正式将这一战略迅速转化为产业现实。其位于内蒙古乌海、年产2万吨的锰酸锂正极材料项目于本月进入试生产状态,预计2026年全面投产。
清陶方面认为,从第一代到第二代产品,其解决问题的路径是清晰的。第一代产品解决了固态化的基础工艺问题,如复合正极、电解质成膜与复合。第二代则通过引入锰系正极和干法工艺,来解决成本和大规模产业化的问题。
更深层次的,是清陶所提出的“平台化”思路。该公司认为,全固态电池是一个基础平台,它首先带来了安全性的根本提升。在此之上,可以灵活选用不同的正负极材料组合(如锰铁锂、富锂锰基等),让它们在这个平台上发挥出各自的亮点。
这一战略的最终目标是,通过构建包括全材料体系在内的完整产业链,逐步实现全固态电池的产业化。
以上为电动汽车的未来竞争开辟了一条新赛道:不再是单一性能指标的“零和博弈”,而是通过一个更安全的底层平台,系统性地提供解决不同痛点(成本、续航、低温)的定制化方案。
随着上汽MG4的正式发布,市场将最终检验这一“工艺+材料”双轮的真实成色,以及其能否真正成为重塑行业格局的引擎。
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