作者/星空下的夾心糖
編輯/菠菜的星空
排版/星空下的韭菜
據悉，蔚來汽車在5月24的發布會上表示，150kWh電池包將於7月上线。該電池採用半固態電解液、硅碳復合負極材料、超高鎳正極材料，單體能量密度達360Wh/kg，續航裏程可達1000公裏。
按照蔚來自己的說法，150kWh電池的最大亮點在於“原位固化固液電解質”，所謂原位固化，就是逐步把當前的液態電解質轉換爲固態，而不是一步到位全固態的方法。簡而言之，蔚來的這款電池是一款半固態電池，“安全性”和“高能量密度”是它的標籤。業界對於這款新電池充滿了期待，今天，我們也來聊聊半固態電池。
一、修修補補，就成了半固態電池
雖然半固態電池裏面帶着“固態“兩個字，但半固態電池距離真正的固態電池還有相當長的距離。半固態路线對於現有液態鋰離子電池體系更迭較小，半固態路线仍然會使用隔膜與液態電解液，其制備方法大部分沿用傳統鋰離子電池工藝與裝備技術。
以衛藍新能源的半固態電池爲例，其制造工藝流程和裝備與目前鋰電池的90%以上通用。當然，關鍵的工藝環節，比如混料、注液和原位固態化等環節，仍然有一些技術難點，產能依然受限，生產成本也有所增加。
前文我們提到了蔚來的150kWh電池，按照蔚來汽車2021年的計劃，這款電池原本2022年第四季度交付，但延遲到了2023年第三季度才交付，肯定是在核心技術上遇到了難點。另外，這款電池實在是太貴了，蔚來的聯合創始人兼總裁秦力洪曾透露，150kWh度固體電池包當下所面臨的最大難題就是制造成本過高，其成本甚至與一輛蔚來ET5（約33萬）相當。半固態電池作爲一款新產品，研發費用高昂，產线的投入也不小，加上早期量產數量較少，每個電池分擔的固定成本很高，電池這么貴也不足爲奇了。
二、安全性和能量密度之間需要權衡
使用固態電解質確實可以提升電池的安全性。最新的研究表明，固態電解質具有低可燃性和低揮發性，因此，它們可以緩和熱釋放的傳播並減緩燃燒；更重要的是，固態電解質類似於一個超級穩定的隔膜，具有一定的溫度耐受性和機械強度，可以避免陽極-陰極（或正極-負極）的直接反應，進一步減少燃燒的風險。
不過，固態電池（包括半固態電池）本身也並非完美無缺。首先，固態電池的安全性是相對的，固態電池在循環過程中會產生鋰枝晶，固-固界面的不穩定性也會導致局部溫度升高。另外，固態電池（或者說固態電解質）本身對能量密度的提升有限，能量密度的提升來自新型正負極而非電解質，而正負極會帶來額外的安全風險。
能量密度和安全性之間需要更爲慎重的權衡，因爲二者很難兼顧。將於2024年在日本橫濱建立首家全固態電池試點工廠的日產汽車，其負責先進電池研發的副總裁土井三浩（Kazuhiro Doi）就說，“固態電池的能量密度是目前鋰離子電池的兩倍，因此就像一個更危險的潛在炸彈。如果發生重大事故，固態電池可能會比現在的電池更具災難性。”所以，需要針對固態電池進行更加全面的安全驗證。
三、全固態電池，依然是空中樓閣
眼見得半固態電池呼之欲出，那么全固態電池離我們還有多遠呢？筆者認爲，至少還有5-10年的路要走。
首先，全固態電池實在是太難做，存在着天然的缺陷，這些劣勢是由“固態”本身決定的，很難通過技術進步來完全解決。固態電解質材料離子電導率偏低，從而在提升倍率性能和功率密度上先天不足。固-固界面的穩定性本就比固-液要差，在工作過程中，電解質和電極之間的接觸很可能會產生裂縫，也更容易發生副反應，進而降低鋰離子的遷移速率，影響電池綜合性能。界面問題是固態電池最難逾越的一道鴻溝。爲解決這些問題，固態電解質形成了聚合物、氧化物、硫化物等不同的技術路徑，但每種路徑都難言完美。
另外，哪怕全固態電池在實驗室能跑通，也依然不能代表量產。一項新技術從0到1的過程固然艱險，但從1到100的過程也難如登天。我們跨界拿光伏舉一個例子，1979年的夏天，美國總統吉米·卡特在白宮屋頂新裝的太陽能系統前進行了一番演講，他慷慨激昂地表示：“太陽能，才是未來!”。雖然1979年光伏即有產品問世，但時至今日，光伏行業依然處於日新月異的技術變更當中。汽車是一個精密的系統，安全、壽命、品質、成本和高能量密度必須實現平衡，在追求極致的同時又不能有任何短板，固態電池從實驗室走向江湖仍需時日。
至於當前大火的半固態電池，本質上沒有顛覆性技術，更多的是沿着行業公認主流技術路线的推進和落地，並不是真正意義上的固態電池。不過，半固態電池本身也是一種非常有意義的嘗試，對推進新型添加劑、復合塗層薄膜、凝膠態電解質、高性能正負極等關鍵材料和體系創新具有重要意義。
古語雲，行百裏者半九十。從這個意義上講，固態電池才剛剛起步。
在寓言故事裏， “還有半杯水” 和“只剩半杯水”是不同的心態，前者樂觀而後者悲觀。因此， “半固態電池”可能不如“半液態電池”貼切——我們依然不能避免使用“討厭”的液態電解質。對於全固態電池，我們可能需要再悲觀一點。
注：本文不構成任何投資建議。股市有風險，入市需謹慎。沒有买賣就沒有傷害。
標題：半固態電池：並不意味着固態電池走了一半
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