GNEV 11 | 許容禎：明年輝能固態電池單體將達330wh/kg水平

1月27日，主題為“重新定義汽車——維度升級之戰”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，本次大會首次以“在線會議+全網直播”的形式召開。來自傳統車企、造車新勢力、動力電池、零配件、投研機構全產業鏈的中外嘉賓分享觀點，在線展開交流。在以“為明天而活”為主題的未來汽車開發者論壇上，匯能科技營銷負責人許榕真就什么是固態電池，以及各大固態電池廠商的對比做了精彩的演講。

以下為嘉賓精彩實錄，已刪除。感謝第一電氣的邀請和主持人邱開君的邀請，讓慧能科技有幸在GNEV11之際與大家分享。在進入技術描述之前，我們先來看看固態電池都有哪些種類。

相比傳統鋰電池和液態固態電池，固態電池90%以上是固態電解質，剩下的1-10%可能混在其他極性層或者全固態電池都屬于這個領域。在這種90%以上固體電解質的固態電池中，前幾位大多是這些主要代表之一。這兩種相比，中間還有一個過渡產品，是在液體電池結構基礎上的改進，其固體電解質低于25%。如果從整個電解質的角度來分類，可以看到聚合物、氧化物、硫化物三種，所以基本上在膠體狀態和液態之間有一個簡單的點。我們來看看其他鹽類的分解部分是由溶劑還是聚合物開始的，如果是由溶劑開始，就是膠體狀態，如果是由聚合物開始，就是固態。另外，離子移動部分也是一樣的。如果是溶劑驅動的，就是膠體。20年前，半膠體技術取代了全膠體技術。

至于固體部分，這三種包括固體聚合物、氧化物和硫化物，氧化物和硫化物中沒有有機膜。這部分因為兩種氧化物和硫化物中有鋰離子，氧化物和硫化物可以自己導電，里面沒有溶劑。還有一種區分固態電池和液態電池的方法。如果你打電芯之后有短路，那就是液體。如果撞擊后沒有短路，那就是固體，因為液體或者膠體狀態下有一個有機膜片，有機膜片是可壓縮材料。當它碰到電芯的時候，有機隔膜會被壓縮壓制，此時會變形，然后會因為接觸而短路。如果從液態膠態到固態差別很大，我們從圓柱到角柱有30%的工藝差異，從軟包到固態電池有60%以上的工藝差異。所以，在這樣的認識下，我們看我們的固態電池，有三個非常重要和基本的點，就是安全性、能量密度和成本。在安全部分，由于我們使用的是氧化物固體電解質，這是所有固體電解質中最穩定的體系，可以不斷使用高活性材料提高能量密度，進而降低電池成本。

基本上在電池層面，因為我們用的是氧化物，所以本質上是安全的。從另一個角度來說，也是被動安全。被動安全是指使用氧化物后，液體電池的安全范圍可以從130度左右提高到200度左右，甚至300度。這是氧化物和固體電解質能做到的被動安全部分。但是在整個研發過程中，我們已經解決了電池階段，包括接口內阻問題，相關的快充或者低溫性能和循環壽命問題，然后我們其實在思考如何做電池模組和電池組。所以一旦我們把電池組做成大容量，或者電池處于300度以上的熱失控階段，這部分就不能用氧化物或者o來解決了……呃固體電解質。一旦將電芯做得非常大，大到電芯本身就有幾十千瓦時的功率水平，其安全要求就不再是2~10安時或5~6千瓦時的電芯技術。這時候就需要匹配ASM主動安全機制，把這種被動安全和主動安全結合起來，使電芯、電池模塊、電池組絕對安全。至于能量密度，我們從2020年開始在負極中加入SiOx。今年我們將把它的含量提高到28%，能量密度與NCM811相當。明年我們希望將SiOx的含量提高到100%，負極沒有石墨成分，這樣單體的能量密度水平可以達到330 Wh/kg到350 Wh/kg。我們還有全固態鋰金屬陽極化學系統，容量可以達到383 wh/kg，500次循環。根據整個供應鏈的成熟度，我們希望將量產從原來預測的2024年提前到2023年。在電池組部分，我們現在考慮的是在固態電池的架構和安全性上做更多的工作，把固態電池的安全性和雙極電池技術結合起來。當然，雙極電池技術因為使用的是內串而不是外串，所以安全性要求很高。只有固態電池可以用這種方法制造。因此，我們希望利用這種方法進一步發展成為一種CIM產品。所謂CIM，就是電池或者模塊產品。

我們可以看一下CIM的部分。一個電池組只有12個電芯，電芯本身就很大。里面已經有8串28伏到45伏的工作電壓了。那么CIM可以在12串之后成為一個模塊，它只需要12個單元。另外一個我們想做的是CIP，因為2019年我們成功做了CIM，獲得了美國愛迪生金獎。我們非常有信心將CIM變成CIP(cell is pack)電池組，同時提高電池單元和電池組中的能量密度，以及續航里程和CIP的設計。在成本部分，我們可以簡化散熱系統包裝和BMS管理系統。省去了很多模塊化的工藝，我們直接把極片堆疊成一個電池組，基本上降低了內阻，簡化了冷卻系統，大大降低了成本。我們估計當我們整個產能達到7GWh的時候，成本可以相當于NCM622的成本，而當我們整個產能升級到15GWh的時候，成本可以相當于811，這是我們希望CIP固態電池能夠達到的終極目標。我們希望CIP能在今年年底完成。因為整個流程非常簡單，BMS簡化到極致，產能最快。整個封裝成本是傳統封裝成本的35%左右，使用整個工藝的零件其實就是這些主要工藝。在氧化物的基礎上，我們用LCB來解決界面內阻的問題。我們已經為LCB的這一部分支付了至少數百項專利，以解決界面電阻的問題。界面電阻問題有三個方面，即固體-固體界面、固體-柔性界面和隔離層與電極的界面。只有應用到產品上，才能實現快充、長壽命、低溫工作制。再加上安全性，可以不斷提高能量密度，降低成本。

當我們完全滿足行業對電動車六大產品的要求:高安全性、高能量密度、低成本、快充、長壽命、低溫壽命時，我們就可以做CIM和CIP。當我們意識到CIM中的一塊電池大概是幾千瓦時，甚至CIP中的一塊電池80~100千瓦時，能量大到已經不是一塊電池能解決安全問題了，于是我們就有了這個主動安全機制(ASM)。這種機制的主要目的是能主動自啟動和阻止熱失控反應，并能在熱失控發生時將不穩定狀態轉變為穩定狀態，消耗多余的能量，因為能量消耗完后會轉變為穩定狀態，所以不會有能量產生，不會有熱量產生，不會有熱量擴散，熱失控在沒有熱量擴散的情況下完全停止。通過這種機制，我們可以利用MAB來提高整個集成的效率，進而實現CIM和CIP。只是我們已經完成了整個項目……固態電池工業。現在大多數固態電池都在努力克服界面電阻的問題。只有我們有ASM，雙極的一些豐田也提出過，但只是在概念階段。由此可見，全球專利超過400項，布局非常全面，競爭對手很難繞過我們的專利網絡。

相比競爭對手，我們已經在2016年建成了試生產線，比豐田早了6年，比QuantumScape7早了7年。我們計劃在大陸建立一個2GWh系統。在最近的一兩個月里，你可以聽到我們進一步的好消息。明年將建設2GWh工廠，預計2023年將產能擴大至7GWh。在產品部分，Quantumscape今年提出了100毫安的產品，2012年我們就有了，所以在產品建設上我們也領先quantum scape 8年多。目前Quantum scape只有單層技術，但是我們的多層已經在市場上成功使用，然后獲得了安全認證。另外，我們甚至可以將這種袋裝電池應用到VDA。整個產品已經在市場上驗證了7年，所以產品的成熟度比其他固態電池更成熟，也正因為如此，我們也獲得了國際認可，包括美國的愛迪生獎和CES創新發明獎。那是我的報告。謝謝你。1月27日，主題為“重新定義汽車——維度升級之戰”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，本次大會首次以“在線會議+全網直播”的形式召開。來自傳統車企、造車新勢力、動力電池、零配件、投研機構全產業鏈的中外嘉賓分享觀點，在線展開交流。在以“為明天而活”為主題的未來汽車開發者論壇上，匯能科技營銷負責人許榕真就什么是固態電池，以及各大固態電池廠商的對比做了精彩的演講。

以下為嘉賓精彩實錄，已刪除。感謝第一電氣的邀請和主持人邱開君的邀請，讓慧能科技有幸在GNEV11之際與大家分享。在進入技術描述之前，我們先來看看固態電池都有哪些種類。

相比傳統鋰電池和液態固態電池，固態電池90%以上是固態電解質，剩下的1-10%可能混在其他極性層或者全固態電池都屬于這個領域。在這種90%以上固體電解質的固態電池中，前幾位大多是這些主要代表之一。這兩種相比，中間還有一個過渡產品，是在液體電池結構基礎上的改進，其固體電解質低于25%。如果從整個電解質的角度來分類，可以看到聚合物、氧化物、硫化物三種，所以基本上在膠體狀態和液態之間有一個簡單的點。我們來看看其他鹽類的分解部分是由溶劑還是聚合物開始的，如果是由溶劑開始，就是膠體狀態，如果是由聚合物開始，就是固態。另外，離子移動部分也是一樣的。如果是溶劑驅動的，就是膠體。20年前，半膠體技術取代了全膠體技術。

至于固體部分，這三種包括固體聚合物、氧化物和硫化物，氧化物和硫化物中沒有有機膜。這部分因為兩種氧化物和硫化物中有鋰離子，氧化物和硫化物可以自己導電，里面沒有溶劑。還有一種區分固態電池和液態電池的方法。如果你打電芯之后有短路，那就是液體。如果撞擊后沒有短路，那就是固體，因為液體或者膠體狀態下有一個有機膜片，有機膜片是可壓縮材料。當它碰到電芯時，有機隔膜會被壓縮壓制，此時會變形，然后……會因為接觸而短路。如果從液態膠態到固態差別很大，我們從圓柱到角柱有30%的工藝差異，從軟包到固態電池有60%以上的工藝差異。所以，在這樣的認識下，我們看我們的固態電池，有三個非常重要和基本的點，就是安全性、能量密度和成本。在安全部分，由于我們使用的是氧化物固體電解質，這是所有固體電解質中最穩定的體系，可以不斷使用高活性材料提高能量密度，進而降低電池成本。

基本上在電池層面，因為我們用的是氧化物，所以本質上是安全的。從另一個角度來說，也是被動安全。被動安全是指使用氧化物后，液體電池的安全范圍可以從130度左右提高到200度左右，甚至300度。這是氧化物和固體電解質能做到的被動安全部分。但是在整個研發過程中，我們已經解決了電池階段，包括接口內阻問題，相關的快充或者低溫性能和循環壽命問題，然后我們其實在思考如何做電池模組和電池組。所以一旦我們把電池組做成大容量，或者電池處于300度以上的熱失控階段，這部分是氧化物或者其他固體電解質無法解決的。一旦將電芯做得非常大，大到電芯本身就有幾十千瓦時的功率水平，其安全要求就不再是2~10安時或5~6千瓦時的電芯技術。這時候就需要匹配ASM主動安全機制，把這種被動安全和主動安全結合起來，使電芯、電池模塊、電池組絕對安全。至于能量密度，我們從2020年開始在負極中加入SiOx。今年我們將把它的含量提高到28%，能量密度與NCM811相當。明年我們希望將SiOx的含量提高到100%，負極沒有石墨成分，這樣單體的能量密度水平可以達到330 Wh/kg到350 Wh/kg。我們還有全固態鋰金屬陽極化學系統，容量可以達到383 wh/kg，500次循環。根據整個供應鏈的成熟度，我們希望將量產從原來預測的2024年提前到2023年。在電池組部分，我們現在考慮的是在固態電池的架構和安全性上做更多的工作，把固態電池的安全性和雙極電池技術結合起來。當然，雙極電池技術因為使用的是內串而不是外串，所以安全性要求很高。只有固態電池可以用這種方法制造。因此，我們希望利用這種方法進一步發展成為一種CIM產品。所謂CIM，就是電池或者模塊產品。

我們可以看一下CIM的部分。一個電池組只有12個電芯，電芯本身就很大。里面已經有8串28伏到45伏的工作電壓了。那么CIM可以在12串之后成為一個模塊，它只需要12個單元。另外一個我們想做的是CIP，因為2019年我們成功做了CIM，獲得了美國愛迪生金獎。我們非常有信心將CIM變成CIP(cell is pack)電池組，同時提高電池單元和電池組中的能量密度，以及續航里程和CIP的設計。在成本部分，我們可以簡化散熱系統包裝和BMS管理系統。省去了很多模塊化的工藝，我們直接把極片堆疊成一個電池組，基本上降低了內阻，簡化了冷卻系統，大大降低了成本。我們估計當我們整個產能達到7GWh的時候，成本可以相當于NCM622的成本，而當我們整個產能升級到15GWh的時候，成本可以相當于811，這是我們希望CIP固態電池能夠達到的終極目標。我們希望CIP能在今年年底完成。因為整個流程非常簡單，BMS簡化到極致，產能最快。整個封裝成本是傳統封裝成本的35%左右，使用整個工藝的零件其實就是這些主要工藝。在氧化物的基礎上，我們用LCB來解決界面內阻的問題。我們已經支付了……少說也有上百項專利為LCB的這部分解決了接口電阻的問題。界面電阻問題有三個方面，即固體-固體界面、固體-柔性界面和隔離層與電極的界面。只有應用到產品上，才能實現快充、長壽命、低溫工作制。再加上安全性，可以不斷提高能量密度，降低成本。

當我們完全滿足行業對電動車六大產品的要求:高安全性、高能量密度、低成本、快充、長壽命、低溫壽命時，我們就可以做CIM和CIP。當我們意識到CIM中的一塊電池大概是幾千瓦時，甚至CIP中的一塊電池80~100千瓦時，能量大到已經不是一塊電池能解決安全問題了，于是我們就有了這個主動安全機制(ASM)。這種機制的主要目的是能夠主動自啟動和阻止熱失控反應，能夠在熱失控發生時將不穩定狀態轉變為穩定狀態，并消耗多余的能量，因為能量消耗完后，會轉變為穩定狀態，所以不會有能量產生，不會產生熱量，不會發生熱量擴散，熱失控在沒有熱量擴散的情況下完全停止。通過這種機制，我們可以利用MAB來提高整個集成的效率，進而實現CIM和CIP。整個固態電池行業只有我們完成了整包。現在大多數固態電池都在努力克服界面電阻的問題。只有我們有ASM，雙極的一些豐田也提出過，但只是在概念階段。由此可見，全球專利超過400項，布局非常全面，競爭對手很難繞過我們的專利網絡。

相比競爭對手，我們已經在2016年建成了試生產線，比豐田早了6年，比QuantumScape7早了7年。我們計劃在大陸建立一個2GWh系統。在最近的一兩個月里，你可以聽到我們進一步的好消息。明年將建設2GWh工廠，預計2023年將產能擴大至7GWh。在產品部分，Quantumscape今年提出了100毫安的產品，2012年我們就有了，所以在產品建設上我們也領先quantum scape 8年多。目前Quantum scape只有單層技術，但是我們的多層已經在市場上成功使用，然后獲得了安全認證。另外，我們甚至可以將這種袋裝電池應用到VDA。整個產品已經在市場上驗證了7年，所以產品的成熟度比其他固態電池更成熟，也正因為如此，我們也獲得了國際認可，包括美國的愛迪生獎和CES創新發明獎。那是我的報告。謝謝你。

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