華泰汽車有息債務達298億元，與富力地產停止合作

現在純電動汽車自燃爆炸時有發生，動力電池尤其是鋰電池的安全性是長期困擾電動化發展的問題。無論是較早推廣純電動的“新生力量”，還是轉型中的傳統車企，都難以為消費者“保證”動力電池的安全性和長期使用的穩定性。因此，在車云看來，電池技術的發展將成為推動各大車企向純電動轉型的催化劑，固態電池可能是其中之一。一、什么是固態電池1。分類及特點固態電池按電解液中液體成分的比例可分為半固體鋰電池(半液體半固體)、準固體鋰電池(多固體少液體)、固體鋰電池(一點液體)和全固體鋰電池，全固體鋰電池顧名思義就是正極、負極和電解液都是固體的鋰電池。

與目前純電動汽車使用的鋰離子或鋰聚合物電池相比，全固態鋰電池可以“省略”隔膜材料，固體電解質本身充當隔膜，因此固態鋰電池的結構更接近于“三明治”。需要注意的是，固態鋰電池的充放電機理和常規鋰電池類似，都是鋰離子在電極材料上的嵌入和脫嵌過程。但得益于固體電解質在密度和結構上的優勢，帶電離子聚集在一端，傳導更多的電流，從而提高電池容量。也就是說，在相同體積下，固態電池的容量將大于常規鋰離子電池。由此，固態電池的優勢可以總結為:更輕:隨著電極和電解液轉入全固態，鋰離子電池的材料體系也會隨之發生變化。隨著電池能量密度的增加，電芯、電池組甚至電池組的重量也會降低。基于目前的報道，“試制”階段的全固態電池能量密度已經達到300-400Wh/kg。更薄:拋棄液體電解質和隔膜材料后，陽極和陰極之間只剩下固體電解質，因此兩個電極之間的距離可以縮短到十幾微米甚至更低。更穩定:固體陶瓷氧化物電解質雖然本身“脆”，但仍有一定的柔韌性。有了相應的封裝材料，可以保證電池的性能在數千次后不衰減。更安全:目前鋰離子電池自燃爆炸的原因很多，熱管理失效和鋰枝晶問題仍是主要因素。所謂的熱管理故障是由于電池組需要數千個電池單元。傳統鋰電池電解液中的有機物在高溫下可能發生氧化分解或副反應，產生氣體，導致電池膨脹甚至爆炸。然而，鋰枝晶是電池充放電中不可避免的問題。如果枝晶間的電解質膜穿透，會造成電池短路，導致自燃。固態電池雖然不是“不可能”產生枝晶，但是可以抑制，全固態電池中枝晶不易生長。隨著科技手段的進步，枝晶問題有望得到解決。

而且據相關資料顯示，鈷酸鋰電解質的電化學窗口為4.45V，三元材料的電化學窗口為4.35V，如果電壓升高，電解質會被氧化，正極表面會發生不可逆的相變。即使是現在的“811”電池，充電電壓也受到耐高壓電解液的限制。另一方面，固體電解質的電化學窗口有望提高到5V，可以適應高壓電極材料，甚至有報道稱可以耐受7.4V另外，固體電池可以串聯……或者與多個電極一起使用，單節電池串聯后所能承受的電壓也會增加。由于封裝工藝的簡化和單體重量的降低，固態電池組成的電池組能量密度可超過255Wh/kg，而目前常規電動汽車的最大能量密度約為170Wh/kg。根據2019年新能源補貼政策，160Wh/kg及以上車型補貼系數為1.2。重點是，按照《中國制造2025》的規劃，2020年鋰電池能量密度將達到300Wh/kg，2025年達到400Wh/kg，2030年達到500Wh/kg。也就是說，從國家規劃和技術發展來看，固態電池更有潛力和實力。值得一提的是，隨著固態電池發展到“全固態”的終極目標，只能采用“干法”回收，即通過粉碎的方法提取電池內部的有效成分，這也解決了動力電池回收難、容易產生廢液的問題。2.問題與現狀考慮到固態電池具有能量密度高、重量輕的優勢，能夠解決現階段鋰電池的諸多痛點，該技術有望成為提升純電動汽車續航能力的核心發力點，甚至從普及走向普及，但固態電池本身也面臨諸多技術難題。電解質材料從電解質的技術路線來看，固態電池電解質可分為聚合物型、氧化物型、硫化物型和鹵化物型，但各有不同的優缺點。以聚合物固體電解質為例。這種類型的電解質由聚合物基質和鋰鹽組成。前者多為聚氧化乙烯、聚硅氧烷和脂肪族聚碳酸酯，常見的鋰鹽有LiPF6、LiTFSI、LiClO4、LiAsF4、LiBF4等。室溫電導率約為10-7-10-5S/cm。雖然這種電解液具有突出的可加工性，但高在接受媒體采訪時表示，“現在一些法國車輛上安裝的是聚合物電解液的電池，它的問題是需要加熱到60度，離子電導率才上來，這樣電池才能正常工作。”。也就是說，如何提高聚合物固體電解質的電導率，拓寬其工作范圍，將成為研發方向之一。另一方面，氧化物型固體電解質的室溫電導率為10-6-10-3S/cm，鈣鈦礦型晶體氧化物固體電解質是最令人印象深刻的一種。相關文獻稱，這類電解質的電導率通常由晶體中的空穴濃度、材料中Li+傳輸瓶頸的大小以及晶體的有序性等因素決定。通過在材料中摻雜大原子半徑的離子，可以制造高空穴濃度的電解質材料，有效提高電解質材料的離子電導率和界面性能。另一方面，反鈣鈦礦型電解質材料具有在充放電過程中界面阻抗隨溫度升高而降低的特點，前景廣闊，但對空氣比較敏感，在水和稀酸環境中容易造成鋰損失，電導率降低。此外，氧化物固體電解質中的石榴石型和LiPON型難以制備，并且生產效率是個問題。硫化物固體電解質類似于氧化物固體電解質，只是后者中的氧被硫原子取代。得益于硫更大的原子半徑和極化以及與鋰離子的弱結合力，硫化物固體電解質的電導率更加突出，在室溫下達到10-3-10-2S/cm，這也是豐田致力于硫化物固體電解質研發的原因之一。但這類電解液容易與空氣中的水反應生成硫化氫，易燃易爆，影響固態電池的安全性和循環壽命。幸運的是，已經證明硫化氫的量與Li2S-P2S5的組成比有關，用砷(as)部分取代電解質材料中的某些元素可以提高電解質材料對水的化學穩定性，因此硫化物固體電解質可能仍是未來發展的重點。相比之下，對h……ide固體電解質仍然受到限制，因為難以兼顧高離子電導率和高穩定性。隨著電解液的固態化，電池的正負極材料也會升級。例如，目前主流的NCM和NCA正極材料體系將面臨組分比例調整、界面改性和能量密度提高等先進方向。考慮到鋰金屬在循環過程中容易出現枝晶，循環過程中氧化物的體積變化率較大，容易使電池破裂造成電池失效，碳基負極材料仍是未來發展的重點。其中石墨是最具代表性的材料，但其理論容量僅為372 mAh/g，隨著能量密度的提高和石墨烯、碳納米管等新材料的引入，碳基負極材料的理論容量可提高到800 ~ 900 mAh/g，此外還有理論容量為994 mAh/g的錫基材料和理論容量為4200 mAh/g的硅基材料，但錫基材料循環性能差、可逆容量低的問題不利于其商業化生產。硅基材料雖然導電性高，穩定性好，但是硅基材料在充放電過程中的體積變化高達300%，表面包覆的碳材料在反復循環后會斷裂脫落，由此可見如何解決碳硅負極材料的問題。界面問題不同于目前鋰離子電池的固液界面。固態電池，尤其是全固態電池，會面臨電極和電解質之間的固/固界面阻抗高的問題。簡單來說，界面接觸不良、離子導電界面層變質、相變或體積變化導致結構失效等。，所有這些都是固體/固體界面處高阻抗的原因。

當然，根據電致固體退化的不同類型，有不同的方法來改善界面問題。從方向上看，目前的技術手段有化學氣相沉積、鍍膜和涂層。值得一提的是，枝晶也是界面問題之一。雖然有資料顯示，一些材料和相應的技術手段可以抑制這一問題，但整體技術尚未成熟。此外，更高的充電速度是固態電池的潛在優勢之一。雖然外媒聲稱2018年固態電池與目前的鋰電池相比，在充電速度上并沒有明顯優勢，但比利時微電子研究中心(IMEC)與Energy Ville在今年7月聯合推出的固態鋰金屬電池，能量密度高達400Wh/L，可在2小時內充滿電。同時，該機構計劃在2024年將能量密度提高到100。當然，除了技術不成熟，如何控制成本也是固態電池量產投放市場前需要攻克的難題。第二，固態電池和純電動汽車的未來是一場與時間的賽跑。作為“新一代”電池技術，固態電池有望取代目前的鋰離子電池。除了相關機構和供應商的研究，各大車企也早就將目光投向了這項技術。甚至可以說，固態電池的生產與車企的電氣化布局密切相關。從國內外各大媒體的報道中不難發現:1。作為對固態電池呼聲最高的車企，大眾集團已向Quantum Scape注資1億美元研發固態電池，而在攜手中國當代安培科技有限公司后不久，大眾集團首席執行官赫伯特·迪斯(Herbert Diss)表示，大眾集團將在歐洲建廠生產固態電池，預計2024-2025年實現量產。但有外媒認為，大眾集團可能在2020年底開始布局固態電池。2.2017年，寶馬集團攜手Soild Power研發固態電池，同時與中國當代安培科技有限公司合作布局電動汽車。3.豐田也是開始發展的車企之一……固態電池。除了與松下合作，其專注于硫化物固態電解質的技術路線也被曝光，外媒稱豐田有望在2022年推出搭載固態電池的車型。著眼于國內市場，當代安培科技有限公司和比亞迪與豐田達成了合作伙伴關系。無獨有偶，當代安培科技有限公司在硫化物固體電解質領域取得了初步進展，比亞迪在2017年申請了固體鋰電池正極復合材料專利，目前正在推進固體電池的商業化。4.現代集團投資了離子材料用于固態電池的研發，而三星和戴森也為后者買單。5.本田在動力固態電池領域的合作伙伴是松下，同時該品牌與當代安培科技有限公司有合作。本田和通用也正式研究了“下一代”電池技術，但除了燃料電池，他們沒有透露更多細節。此外，一些供應商也在推動固態電池領域的研究，從Bollore、mainland China、LG和蘋果到比亞迪、當代安培科技有限公司、郭萱高科和中國贛鋒鋰業。無論是車企用新技術推出全新產品，還是各大供應商爭奪未來鋰電池的市場份額，加速技術研發，某種程度上也是在和時間賽跑。值得一提的是，中國的初創企業陶青(昆山)能源發展有限公司已經在昆山建立了固態電池生產線。該生產線的年生產能力為100 MWh，計劃到2020年提高到700 MWh。與容量為250-300Wh/kg的新一代鋰電池相比，其固態電池的能量密度已經超過400 Wh/kg。電池技術會影響車企的電氣化布局嗎？客觀來說，相比自主品牌，海外車企在純電動汽車的布局上更為保守。在車云看來，其中一個原因是需要兼顧全球的產品進步，但部分產品受限于目前的電池技術，難以達到更好的性能，這才是更深層次的原因。

比如今年7月寶馬發布的Mini Cooper SE，最大續航里程270km，讓這款車略遜一籌。究其原因，可能與UKL平臺預留給電池組的空間有限有關，但也反映出目前鋰電池在能量密度、體積甚至重量方面仍存在不足。無獨有偶，車云與寶駿汽車產品負責人溝通時，對方認為目前的電池技術不利于打造小型純電動SUV。相比之下，從緊湊型SUV開始布局純電動車更為合適。現在純電動汽車自燃爆炸時有發生，動力電池尤其是鋰電池的安全性是長期困擾電動化發展的問題。無論是較早推廣純電動的“新生力量”，還是轉型中的傳統車企，都難以為消費者“保證”動力電池的安全性和長期使用的穩定性。因此，在車云看來，電池技術的發展將成為推動各大車企向純電動轉型的催化劑，固態電池可能是其中之一。一、什么是固態電池1。分類及特點固態電池按電解液中液體成分的比例可分為半固體鋰電池(半液體半固體)、準固體鋰電池(多固體少液體)、固體鋰電池(一點液體)和全固體鋰電池，全固體鋰電池顧名思義就是正極、負極和電解液都是固體的鋰電池。

與目前純電動汽車使用的鋰離子或鋰聚合物電池相比，全固態鋰電池可以“省略”隔膜材料，固體電解質本身充當隔膜，所以固態鋰的結構……阿特里斯更接近于“三明治”。需要注意的是，固態鋰電池的充放電機理和常規鋰電池類似，都是鋰離子在電極材料上的嵌入和脫嵌過程。但得益于固體電解質在密度和結構上的優勢，帶電離子聚集在一端，傳導更多的電流，從而提高電池容量。也就是說，在相同體積下，固態電池的容量將大于常規鋰離子電池。由此，固態電池的優勢可以總結為:更輕:隨著電極和電解液轉入全固態，鋰離子電池的材料體系也會隨之發生變化。隨著電池能量密度的增加，電芯、電池組甚至電池組的重量也會降低。基于目前的報道，“試制”階段的全固態電池能量密度已經達到300-400Wh/kg。更薄:拋棄液體電解質和隔膜材料后，陽極和陰極之間只剩下固體電解質，因此兩個電極之間的距離可以縮短到十幾微米甚至更低。更穩定:固體陶瓷氧化物電解質雖然本身“脆”，但仍有一定的柔韌性。有了相應的封裝材料，可以保證電池的性能在數千次后不衰減。更安全:目前鋰離子電池自燃爆炸的原因很多，熱管理失效和鋰枝晶問題仍是主要因素。所謂的熱管理故障是由于電池組需要數千個電池單元。傳統鋰電池電解液中的有機物在高溫下可能發生氧化分解或副反應，產生氣體，導致電池膨脹甚至爆炸。然而，鋰枝晶是電池充放電中不可避免的問題。如果枝晶間的電解質膜穿透，會造成電池短路，導致自燃。固態電池雖然不是“不可能”產生枝晶，但是可以抑制，全固態電池中枝晶不易生長。隨著科技手段的進步，枝晶問題有望得到解決。

而且據相關資料顯示，鈷酸鋰電解質的電化學窗口為4.45V，三元材料的電化學窗口為4.35V，如果電壓升高，電解質會被氧化，正極表面會發生不可逆的相變。即使是現在的“811”電池，充電電壓也受到耐高壓電解液的限制。另一方面，固體電解質的電化學窗口有望提高到5V，可以適應高電壓電極材料，甚至有報道稱可以耐受7.4V另外，固體電池可以串聯或者多電極使用，單體電池串聯后可以耐受的電壓也會提高。由于封裝工藝的簡化和單體重量的降低，固態電池組成的電池組能量密度可超過255Wh/kg，而目前常規電動汽車的最大能量密度約為170Wh/kg。根據2019年新能源補貼政策，160Wh/kg及以上車型補貼系數為1.2。重點是，按照《中國制造2025》的規劃，2020年鋰電池能量密度將達到300Wh/kg，2025年達到400Wh/kg，2030年達到500Wh/kg。也就是說，從國家規劃和技術發展來看，固態電池更有潛力和實力。值得一提的是，隨著固態電池發展到“全固態”的終極目標，只能采用“干法”回收，即通過粉碎的方法提取電池內部的有效成分，這也解決了動力電池回收難、容易產生廢液的問題。2.問題與現狀考慮到固態電池具有能量密度高、重量輕的優勢，可以解決現階段鋰電池的諸多痛點，該技術有望成為提升純電動汽車續航能力的核心發力點，甚至從普及到……普及化，但是固態電池本身也面臨很多技術難題。電解質材料從電解質的技術路線來看，固態電池電解質可分為聚合物型、氧化物型、硫化物型和鹵化物型，但各有不同的優缺點。以聚合物固體電解質為例。這種類型的電解質由聚合物基質和鋰鹽組成。前者多為聚氧化乙烯、聚硅氧烷和脂肪族聚碳酸酯，常見的鋰鹽有LiPF6、LiTFSI、LiClO4、LiAsF4、LiBF4等。室溫電導率約為10-7-10-5S/cm。雖然這種電解液具有突出的可加工性，但高在接受媒體采訪時表示，“現在一些法國車輛上安裝的是聚合物電解液的電池，它的問題是需要加熱到60度，離子電導率才上來，這樣電池才能正常工作。”。也就是說，如何提高聚合物固體電解質的電導率，拓寬其工作范圍，將成為研發方向之一。另一方面，氧化物型固體電解質的室溫電導率為10-6-10-3S/cm，鈣鈦礦型晶體氧化物固體電解質是最令人印象深刻的一種。相關文獻稱，這類電解質的電導率通常由晶體中的空穴濃度、材料中Li+傳輸瓶頸的大小以及晶體的有序性等因素決定。通過在材料中摻雜大原子半徑的離子，可以制造高空穴濃度的電解質材料，有效提高電解質材料的離子電導率和界面性能。另一方面，反鈣鈦礦型電解質材料具有在充放電過程中界面阻抗隨溫度升高而降低的特點，前景廣闊，但對空氣比較敏感，在水和稀酸環境中容易造成鋰損失，電導率降低。此外，氧化物固體電解質中的石榴石型和LiPON型難以制備，并且生產效率是個問題。硫化物固體電解質類似于氧化物固體電解質，只是后者中的氧被硫原子取代。得益于硫更大的原子半徑和極化以及與鋰離子的弱結合力，硫化物固體電解質的電導率更加突出，在室溫下達到10-3-10-2S/cm，這也是豐田致力于硫化物固體電解質研發的原因之一。但這類電解液容易與空氣中的水反應生成硫化氫，易燃易爆，影響固態電池的安全性和循環壽命。幸運的是，已經證明硫化氫的量與Li2S-P2S5的組成比有關，用砷(as)部分取代電解質材料中的某些元素可以提高電解質材料對水的化學穩定性，因此硫化物固體電解質可能仍是未來發展的重點。相比之下，對鹵化物固體電解質的研究仍然有限，因為很難兼顧高離子電導率和高穩定性。隨著電解液的固態化，電池的正負極材料也會升級。例如，目前主流的NCM和NCA正極材料體系將面臨組分比例調整、界面改性和能量密度提高等先進方向。考慮到鋰金屬在循環過程中容易出現枝晶，循環過程中氧化物的體積變化率較大，容易使電池破裂造成電池失效，碳基負極材料仍是未來發展的重點。其中石墨是最具代表性的材料，但其理論容量僅為372 mAh/g，隨著能量密度的提高和石墨烯、碳納米管等新材料的引入，碳基負極材料的理論容量可提高到800 ~ 900 mAh/g，此外還有理論容量為994 mAh/g的錫基材料和理論容量為4200 mAh/g的硅基材料，但錫基材料循環性能差、可逆容量低的問題不利于其商業化生產。硅基材料雖然導電性高，穩定性好，但是硅基材料在充放電過程中的體積變化高達300%，表面包覆的碳材料……ll在反復循環后斷裂脫落，可見如何解決碳硅負極材料的問題。界面問題不同于目前鋰離子電池的固液界面。固態電池，尤其是全固態電池，會面臨電極和電解質之間的固/固界面阻抗高的問題。簡單來說，界面接觸不良、離子導電界面層變質、相變或體積變化導致結構失效等。，所有這些都是固體/固體界面處高阻抗的原因。

當然，根據電致固體退化的不同類型，有不同的方法來改善界面問題。從方向上看，目前的技術手段有化學氣相沉積、鍍膜和涂層。值得一提的是，枝晶也是界面問題之一。雖然有資料顯示，一些材料和相應的技術手段可以抑制這一問題，但整體技術尚未成熟。此外，更高的充電速度是固態電池的潛在優勢之一。雖然外媒聲稱2018年固態電池與目前的鋰電池相比，在充電速度上并沒有明顯優勢，但比利時微電子研究中心(IMEC)與Energy Ville在今年7月聯合推出的固態鋰金屬電池，能量密度高達400Wh/L，可在2小時內充滿電。同時，該機構計劃在2024年將能量密度提高到100。當然，除了技術不成熟，如何控制成本也是固態電池量產投放市場前需要攻克的難題。第二，固態電池和純電動汽車的未來是一場與時間的賽跑。作為“新一代”電池技術，固態電池有望取代目前的鋰離子電池。除了相關機構和供應商的研究，各大車企也早就將目光投向了這項技術。甚至可以說，固態電池的生產與車企的電氣化布局密切相關。從國內外各大媒體的報道中不難發現:1。作為對固態電池呼聲最高的車企，大眾集團已向Quantum Scape注資1億美元研發固態電池，而在攜手中國當代安培科技有限公司后不久，大眾集團首席執行官赫伯特·迪斯(Herbert Diss)表示，大眾集團將在歐洲建廠生產固態電池，預計2024-2025年實現量產。但有外媒認為，大眾集團可能在2020年底開始布局固態電池。2.2017年，寶馬集團攜手Soild Power研發固態電池，同時與中國當代安培科技有限公司合作布局電動汽車。3.豐田也是較早開始研發固態電池的車企之一。除了與松下合作，其專注于硫化物固態電解質的技術路線也被曝光，外媒稱豐田有望在2022年推出搭載固態電池的車型。著眼于國內市場，當代安培科技有限公司和比亞迪與豐田達成了合作伙伴關系。無獨有偶，當代安培科技有限公司在硫化物固體電解質領域取得了初步進展，比亞迪在2017年申請了固體鋰電池正極復合材料專利，目前正在推進固體電池的商業化。4.現代集團投資了離子材料用于固態電池的研發，而三星和戴森也為后者買單。5.本田在動力固態電池領域的合作伙伴是松下，同時該品牌與當代安培科技有限公司有合作。本田和通用也正式研究了“下一代”電池技術，但除了燃料電池，他們沒有透露更多細節。此外，一些供應商也在推動固態電池領域的研究，從Bollore、mainland China、LG和蘋果到比亞迪、當代安培科技有限公司、郭萱高科和中國贛鋒鋰業。無論是汽車公司推出采用新技術的全新產品，還是主要供應商爭奪市場份額……鋰電池在未來加速技術研發，在某種程度上，他們也在與時間賽跑。值得一提的是，中國的初創企業陶青(昆山)能源發展有限公司已經在昆山建立了固態電池生產線。該生產線的年生產能力為100 MWh，計劃到2020年提高到700 MWh。與容量為250-300Wh/kg的新一代鋰電池相比，其固態電池的能量密度已經超過400 Wh/kg。電池技術會影響車企的電氣化布局嗎？客觀來說，相比自主品牌，海外車企在純電動汽車的布局上更為保守。在車云看來，其中一個原因是需要兼顧全球的產品進步，但部分產品受限于目前的電池技術，難以達到更好的性能，這才是更深層次的原因。

比如今年7月寶馬發布的Mini Cooper SE，最大續航里程270km，讓這款車略遜一籌。究其原因，可能與UKL平臺預留給電池組的空間有限有關，但也反映出目前鋰電池在能量密度、體積甚至重量方面仍存在不足。無獨有偶，車云與寶駿汽車產品負責人溝通時，對方認為目前的電池技術不利于打造小型純電動SUV。相比之下，從緊湊型SUV開始布局純電動車更為合適。

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