你可能完全意想不到的是,就在丰田、大喊狼来了的时候,真正的狼已经悄然杀了出来。台湾辉能,蛰伏17年潜心研发固态电池,一月底宣布全球第一条量产线已经投产,电池即将分发汽车制造商进行测试。根据辉能早期的说法,他们的固态电池12分钟就可以充电到80%,续航可达1000公里,而且本质上安全不燃爆,恶劣天气下不减电量,电动汽车的新时代真的就要来了吗?

反正我是完全没有想到,台湾辉能会是第一个量产固态电池,此前松下、丰田、QuantumScape都信誓旦旦要量产,但都没有给出具体的时间,而辉能却不声不响在台湾西北部的桃园投资42亿新台币,约合9.6亿元人民币,建成了第一条生产线,开始了固态电池的生产,初始产能为每年0.5GWh,可供1.4万辆电动汽车使用,最终规模为2GWh。

与此同时,辉能还在法国敦刻尔克投资52亿欧元,约合人民币406亿元,建设一座产能48GWh的超级电池工厂,预计在2027年开始量产固态电池,该公司更是雄心勃勃,希望在2030年代成为全球最大的固态电池生产商,占据35%到40%的份额。

很多人可能都知道,目前固态电池开发竞赛的领头羊是日本丰田,去年6月宣布实现重大技术突破,研发出了充电10分钟,可续航1200公里的固态电池,那么辉能的固态电池究竟是怎么回事?为何能抢先一步开始量产,他们真的能成为未来的电池霸主吗?

辉能17年磨一剑,研发的是大型锂陶瓷电池(LLCB),从公开的信息来看,这款电池是扁平状的,利用陶瓷电解质的高导热性,通过紧凑的散热系统来增加固态电池的体积密度。在与主流2170电池电动车体积相同的情况下,LLCB电池组体积能量密度可以提高近一倍,总能量相同的情况下,重量可以减轻115公斤。

这意味着像特斯拉Model Y这样的电动车,如果换用这种电池,可以将续航里程直接提升到1000公里,并且12分钟就可以快充到80%的电量,再加上这种电池已通过了针刺测试,安全不燃爆,以及-30℃下正常使用的卓越低温性能,1000次以上的循环寿命,可以说已经碾压现在市场上的几乎所有电池了。

那么LLCB的内部结构和工作原理是什么呢?辉能的网站上列出了两种固态电池,一种是硅氧化物负极,使用复合固态电解质,一种是锂金属负极,使用全固态电解质,正极都使用了镍钴锰氧化物NCM811。由于硅氧化物负极的电池是前年推出的,而LLCB是去年新推出的,我估计应该是锂金属负极,这和他们前期制定的研发时间表差不多。

目前美国QuantumScape使用的也是锂金属负极和固态陶瓷隔膜,第一次充电时会在隔膜和负极导电层之间形成锂金属负极,可以防止锂枝晶的形成,完美解决燃爆问题。这个锂金属层会随着充放电膨胀收缩,电池就像在呼吸一样,由于结构比较特殊,电池需要留出一定的膨胀空间。

如果辉能的LLCB真的已实现锂金属负极的话,我估计原理应该也差不多,从视频上可以看出,电池是一层一层堆叠起来的,QuantumScape的电池堆叠了24层,我看一个资料说辉能可以堆叠50层以上。有趣的是,QuantumScape曾自信地认为,竞争对手很难解决锂金属作为负极的死锂、锂枝晶问题,没想到辉能不但解决了,而且率先开始了量产,并且是车用动力电池的量产。

辉能的固态电池量产,可能得益于三大技术突破。

一是LCB技术平台拥有200多项专利,解决了氧化物电解质的导电性和脆性问题,实现了快速充电、长电池寿命和低温性能,其中包括首创的内传导技术,解决了内阻较高的弱点,实现了5C快充。这是什么意思呢?特斯拉的超级充电桩峰值功率可达250KW,如果它在1个小时为100KWh的电池充满电的话,那么它的充电速率就是2.5C,你就可想而知5C有多快了。另外还有辉能专有的固态电芯封装技术,大大增强了LCB的弯曲能力,同时保证其气密性、水密性,提高了LCB的良率,单层电芯高达99.9%。

二是ASM主动安全机制,可以钝化化学反应,终止正负极产热,提升安全性。辉能的说法是把正极和负极杀掉,也就是电池故障导致温度达到一定程度后,内部会发生反应破坏正负极,自动关闭电芯、模块和电池组,中断电池的内部热反应,从而消除能量,终止热传播,实现本质安全并防止燃爆。

三是MAB封装技术,采用电芯直接集成电池包(CTP)加内部串联方式,大大提高组装效率,从而实现更高的能量密度和更低的成本。辉能把电芯极层和极层直接堆叠,电流移动距离几乎为0,因而内阻极小,几乎不会产热,可以把冷却系统精简到最低的程度。

通过这些核心技术的应用,辉能可以极大地降低生产成本,预计在达7GWh的产能后,价格就可以与现有的液态电池包持平,能量密度可以达到380-480Wh/kg。是不是令人震惊?现在普遍认为固态电池成本极高,无法和锂离子电池匹敌,如果真的能很快做到持平,装车后各种性能指标和安全性真的名不虚传,以后电动汽车还有锂离子电池什么事呢?

目前辉能主要与所谓的越南特斯拉VinFast和奔驰合作,另外还有ACC、FEV、Gogoro、蔚来、一汽等,筹集的资金已超过7亿美元,奔驰还获得了辉能董事会的一个席位。外界估计,辉能生产的首批固态电池,可能会提供给奔驰和VinFast装车测试,其中主要产能可能会给VinFast,并且辉能和VinFast已考虑合资在越南建设固态电池厂。

不仅是汽车动力电池,辉能桃园工厂还全面开花,准备生产用于电动飞机、电动船舶、无人机、机器人、和航空航天设备的固态电池,这意味着它实际是个试验性的工厂,希望生产出各种类型的产品,全面抢占固态电池的各种应用测试,不得不说这是一个极为聪明的主意,抢先一步,赢在起跑线。

固态电池被认为是下一代的动力电池技术,续航长、充电短、安全不燃爆、适应各种气候条件,可以说固态电池的大规模应用,没有了里程焦虑和安全之虞,才标志着电动汽车时代的真正来临。但未来并不只有电动汽车,我们很可能即将进入一个完全电气化的时代,如果锄头和粮食是农业时代的基石,内燃机和石油是工业时代的基石,那么芯片和电池就是下一个时代的基石。

现在台湾在芯片生产上已基本形成垄断,全球高端芯片的92%都是在台湾生产的,如果在固态电池上再取得重大突破,抢先一步大规模量产,确实有可能再形成一个电池领域的台积电,从而在人类社会未来的两大基石领域都处于极端重要的位置,这意味着台湾将有可能成为推动整个地球运行的生产力“质心”!

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