对于固态电池能量密度能做到300~500Wh/kg，个人认为，可能还有一些问题，不是那么简单的。

本文为NE时代和同科芯能于10月16-17日联合主办的"2019中日韩下一代新能源汽车电池技术大会"演讲嘉宾的现场实录。

演讲人：蜂巢能源副总经理马忠龙

演讲主题：NCMA四元及无钴正极材料在固态电池中的应用

我来自蜂巢能源，简单介绍一下蜂巢能源公司。蜂巢能源公司在2018年10月从长城汽车动力电池事业部独立出来的，现在已经在金坛建立了一个工厂，生产方型液态电芯。最近几个月在试产，明年年初量产，明年上半年会达到4.8GWh的产能，明年年底会达到12GWh的产能。

我们的规划是，亚洲2025年达到76GWh，欧洲工厂同步设计，现在在选址，将来要有26GWh在欧洲。我们主要的业务是电芯、模组、DMS、PACK，材料主要是正极材料，还有其他团队涉及到储能。我们正在找产业链合作的厂家，形成一个动力电池的闭环产业链，这样能控制成本。我们有一个小的固态电池团队，20多人，主要想理解固态电池是怎么回事，同时不排除跟清陶等合作。我们自己的能力有限，现在主要是理解。

在汽车厂看来，不管用什么材料，用什么体系，解决了什么高端技术问题，最终落在产品性能上。产品性能是最终能不能用到车上和能不能大量应用的前提。比如全固态电池，它们的工作温度负60度，还有阻抗，还有全固态电池需要用的时候压力200兆帕。那么大的压力情况下，做模组、电池包的时候，现在的技术是不可能实现的。其次是温度，恒温的能量来源依然是电池包，移动储能情况下不可能到外面找能源。目前车厂提的需求都是基于液态体系提的，我们也是这么理解，所有性能、安全体系来源于现有电池体系。

下面介绍一下我们简单做的例子。主要是体系方面的。对于固态电池能量密度能做到300~500Wh/kg，个人认为，可能还有一些问题，不是那么简单的。在提高能量密度时，首先是正极。负极在装入电池中的时候，它的能量密度提升也是有极限的，涂的非常薄，体积密度会高，但是正极是控制因素，正极这么多年没有新的出来，高镍材料现在也有问题。我们认为811，还有未来的成本竞争就是集中在含不含钴，其次是否稳定、寿命。NCMA在8系里的安全性和稳定性，也就是寿命、热稳定性都是非常好的材料。所以在新体系里面开发，考虑这两种材料。

先讲一下我们做的思路，主要从半固态电池、全固态电池，建立电解质体系，最后我们会在软包上进行化学体系的验证。

第一，NCMA的半固态电池性能。这是NCMA半固态电池的结果，液态用PP的膜，第二是膜上有固态电解质的，第三是正极有固态电解质的。从充放电曲线来看，它的发挥还是可以的。主要是放电的容量，如果我们在正极里面用到了固态电解质，它的放电容量、首效会有微量的衰减。首效乘放电容量就是我们可以用到的容量，如果首效非常低，你用的材料的能量效率非常低，这样相对于相对成本是增加了。从这个结果上看，NCMA这个体系在半固态电池的表现还是不错。

这是半固态电池里面的倍率性能和循环性能，可以看出，在隔膜上涂了液态电解质，对它的性能有好处，倍率性能也差不多。但是如果我们在正极里面加上了固态电解质之后，放电容量还是有一些衰减，使电池体系有可能成本增加。

第二，NCMA全固态电池的性能，充放电曲线也没有多大的差别，从放电容量和首效来看，负极用了碳硅复合材料，在大电池的首效一般是82~83%，所以这个首效也是正常的。这是NCMA的体系在全固态电池里的表现，我们跟涂了固态电解质比较，没有什么差别。正极加上固态电解质之后，它的循环、放电容量低一些。

下面是我们自主开发的无钴的正极材料，这是我们公司自己研发的。这是它的性能，这个是全液态的，这是半液态的，里面加了固态电解质。这几个体系在半固态电池里面表现都基本上一致，它的首效也差不多，放电容量也差不多。

如图是全固态电池的，循环跟液态相比，全固态电池的固态体系循环跟它相差不大，只是放电容量低一些。基本上加了固态电解质之后，固态电池的倍率性能会有些衰减。下面是无钴正极的电池，液态体系中加上固态电解质的体系，放电容量会低一些，首效基本上保持一致。

如果加了固态电解质之后，它的循环性可以变好，在别的体系里面已经验证过。比如我们现在做液态的容量比较大，如果加了一些导锂离子的添加剂循环会变好，首次放电容量会变低。原来液态电池卖55安时，后来固态电池卖50安时，你卖的售价不降低，但是它的使用寿命会延长，可以看到它的倍率性能是下降的。

这是无钴的，倍率性能也是有些下降，做了固态电池之后，循环性能比较稳定。这是软包的几个数据，一个是无钴的，无钴的有放电的容量，非常低，现在变成160多了，在软包电池当中，加了固态电解质之后，它的放电容量变得比原来更小了，你的电池会变贵。它的首效也会变得比原来低，但是它的库存伦效率是高的，都是99%。

如图，液体体系比它好很多，固态电池倍率性能也下降非常多。这是四元材料的，循环变差，倍率性能也是变差。

总结一下，如果在液态电池当中加上了固态的电解质，除了上午讲的正极配方会降低活性物质的组成之外，还有性能的下降。电解质体系非常多，但是选用哪一种，哪一种跟这个体系相融，这是我们后面要研究的问题。我估计清陶他们找到了相融的，后面我们要优化这个。优化的前提，除了加了液体之外，还要优化固体的电解质，现在用的是高分子聚合物，还有盐之外，还有其他的无机的、混合的，这是我们后续要优化的。我们初步的工作跟大家说一下，我们目前做的样品也是在做VDA的尺寸研发，但是研发目前还是处于理解阶段。我就讲这些，谢谢大家！

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