卫蓝:半固态已至 全固态还会远吗?

NE时代新能源/Leon

阅读 3850    更新于2024-08-08 09:24:27

60亿打造的全固态电池“国家队”里,卫蓝是关键一员。

其半固态电池产品落地新能源车、储能、小动力领域,创始团队为中国工程院、中科院、教授级高级工程师级别。与此同时,又得到蔚来、吉利、华为、小米、天齐锂业等一众产业链企业的资金加持。

作为第一梯队选手,卫蓝已经扛起车用固态电池量产的大旗,阔步向前。

01.

根植于锂离子电池基地

从起步到量产半固态,创始人陈立泉走了将近47年。

1976年,26岁的陈立泉被外派西德斯图加特马普固体所进修,接触到一种离子导电材料——氮化锂,开启了其在固态电池材料上的启蒙之路。

于是,陈立泉回国果断转换研发方向,成立固体离子学实验室,专注于固态锂电池研究。1988年,我国第一块固态锂电池在中科院物理所诞生。

但是在1990年,日本索尼公司宣布液态锂离子电池开始商业化,陈立泉意识到液态锂离子的研究也不能落后,于是前往日本学习。1995年,中科院物理所诞生了第1块锂电池,这款A型锂离子电池就是“大哥大”的电池。随后的1998年,中国依靠自有设备,建成了第一条年产20万只圆柱形锂离子电池中试线。

按照陈立泉当时的设想,一方面,从综合性能稍低但相对简单的液态锂离子电池入手,实现跟跑到领跑的转换;另一方面,走向全固态,让中国锂电产业在国际上领先。

毋庸置疑,无论是液态还是固态,陈立泉打开了中国人研究锂电池的大门。

与其同行的,还有学生李泓,1997年在中科院物理所攻读博士学位,并且首次提出高容量纳米硅负极材料,获得系列核心材料授权专利;1999年在国际上发表第一篇纳米硅负极材料文章;2017年在江苏溧阳天目先导电池材料有限公司开始产业化。与此同时,李泓还提出和发展了基于原位固态化技术的混合固液电解质电池和全固态电池技术,推动锂离子电池失效分析技术和高通量计算技术发展。

连同另外一位创始人,均有中科院物理所背景的俞会根,2016年8月共同在北京房山窦店创立北京卫蓝新能源科技有限公司,专注于固态锂离子电池的研发、生产、市场与销售。

俞会根回忆,创业初期最难的,不是资金,而是找到并确定固态电池的技术路线。三条技术路线各有优缺点,中国企业更多选择氧化物路线。卫蓝抱着做固态的初心,从电解质中找到过渡路线——半固态。

于是在2018年,卫蓝确认了现在的技术路线,采用原位固化方案,将部分液体变为固体,推出半固态电池,解决用户当下面临的痛点。

02.

主攻动力 多线开花

和每一家初创技术型企业一样,卫蓝要面临研发周期长、短期难以获利的困境。所以初期为了活下去,卫蓝在很多领域所做的尝试戛然而止,最终集中火力专攻动力电池。

旗帜鲜明地扎根动力电池领域,卫蓝随即收获了一众新能源汽车产业链企业投资。

2017年,卫蓝天使轮投资中,以投资机构为主;2018年,卫蓝A轮投资中出现天齐锂业身影;2021年,蔚来、华为、小米纷纷参与B轮融资;2022年C轮融资中吉利进入。不停有新能源汽车产业链企业,在资金层面给予卫蓝支持。

这其中,蔚来成为卫蓝在新能源汽车领域,第一家客户。

据俞会根回忆,当时蔚来在测算评估150kWh电池包之后,发现电芯能量密度必须突破300Wh/kg,而这也是液态锂电池的上限,所以蔚来只能另寻出路。恰逢2020年初,卫蓝新能源凭借350Wh/kg固态锂电池项目入选中关村颠覆性创新“拟支持技术研发和成果转化项目”,引起蔚来的关注,随后双方进行多次接洽,最终达成合作。

于是,有了湖州动力电池基地的诞生,2023年第三季度、2024年年底投产,规划产能2GWh+20GWh。

俞会根坦言,建设半固态电池工厂,对于卫蓝来说,一切都是新的,包括材料体系、产品、团队、设备等等,完全是摸着石头过河。由于是联合开发项目,蔚来也在这其中投入了大量的人力、物力和财力。2022年11月底,湖州基地车规级固态动力电池正式下线,2023年6月交付蔚来,2024年4月150kWh电池包正式量产,6月投入使用。

他还透露,2024年卫蓝能将半固态电池与三元电池成本控制在10%以内,随着规模化效应的扩大,材料逐步降本,成本会持平。

量产和成本控制,均为目前产业链的两大难点。从小电池到大电池,卫蓝均有所突破。

比车用动力电池更早应用的,是小动力电池,覆盖无人机、机器人、便携电源等应用场景。2019年卫蓝在江苏溧阳建立生产基地,生产给无人机用的小动力固态电池,2020年量产。

除此之外,卫蓝在储能领域也多线开花,覆盖工业级储能、户外移动储能、户用储能、通讯基站备用电源、绿色建筑数据中心等12种场景。目前已经在山东淄博建设储能基地,共规划100GWH固态锂电池项目,其中一期年产混合固液电解质电池和全固态电池20GWh。

产品层面,卫蓝目前在新能源汽车&游艇领域主要有46系和软包电池,主要在湖州基地生产;储能&船舶主要是以磷酸铁锂材料为主,主要产能来自淄博基地;低空&其它主要是小容量电池,正极三元为主,负极石墨+硅,能量密度270Wh/kg。以半固态电池的形式,满足不同使用场景性能要求。

至此,卫蓝新能源已拥有北京房山、江苏溧阳、浙江湖州和山东淄博四大基地,2027年规划半固态电池产能超过50GWh。

但是如陈立泉所言,固液混合电池部分指标的起点直接达到液态电池极限水平,达成卫蓝“要做一款成本可控且安全的高能量密度电池”的目标,更要从“固态化”到“全固态”。

03.

驶向全固态

卫蓝将全固态电池量产时间定在2027年。

按照卫蓝三阶段的规划:

  • 2016-2022“砺剑”阶段夯实基本功;

  • 2022-2026“挥戈”阶段收入超百亿、科创板上市;

  • 2027-2031“问鼎”时代,完成全球化产业布局,成为国际先进固态电池企业,在推动交通、能源和信息全面电动化、双碳目标实现方面,做出重要的贡献,为实现保卫蓝天的初心目标而持续奋斗。

从“挥戈”到“问鼎”,全固态并非一蹴而就。

首先从路线来说,混合固液电池大多聚焦氧化物和聚合物,全固态电池路线仍然存在分歧。

其次,全固态电池产业化应用,“基础科学”与“关键技术”都悬而未决。

就基础科学而言,针对电池能量密度、倍率性能和循环寿命等指标需要解决的新型电解质材料、界面改性和电池失效机制等问题;全固态电池同样存在关键技术问题需要攻克,如电解质材料的批量化制备技术、大面积固态电解质薄膜连续制备技术、全固态锂电池一体化制备技术等等。

但是俞会根表示,“从材料、工艺和装备,路径我们都设计好了,沿着现在的混合固液路线,将来的全固态一定能够实现”。

量产,指日可待。

10月底11月初,2024年第四届xEV电池技术论坛将在上海举行。届时,与会嘉宾将固态电池关键技术和产业化挑战等议题展开探讨及进行市场预判,敬请关注!

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