半固態(tài)電池先行:過渡期技術(shù)如何平衡性能與成本,加速商業(yè)化落地?
新能源汽車產(chǎn)業(yè)向高能量密度、高安全性電池技術(shù),半固態(tài)電池正以“折中智慧”成為破局關(guān)鍵。它既非全固態(tài)電池的終極形態(tài),也非傳統(tǒng)液態(tài)電池的簡單改良,而是通過精準控制液態(tài)電解質(zhì)含量,在性能、成本與產(chǎn)業(yè)化可行性之間找到黃金平衡點。這場由技術(shù)迭代與市場需求共同驅(qū)動的變革,正在重塑動力電池產(chǎn)業(yè)格局。
半固態(tài)電池的核心創(chuàng)新在于電解質(zhì)形態(tài)的革新。通過將固態(tài)電解質(zhì)以涂層形式覆蓋在電極或隔膜表面,同時保留5%-10%的液態(tài)電解質(zhì)作為鋰離子傳輸介質(zhì),既規(guī)避了全固態(tài)電池界面阻抗過高的技術(shù)瓶頸,又顯著提升了安全性。蜂巢能源全球首條2.3GWh半固態(tài)電池產(chǎn)線的落地,標志著這一技術(shù)從實驗室走向規(guī)?;a(chǎn)的關(guān)鍵突破。其自主研發(fā)的“電解質(zhì)熱復(fù)合轉(zhuǎn)印工藝”,將電解質(zhì)層轉(zhuǎn)移率從行業(yè)普遍的20%提升至95%,實現(xiàn)與現(xiàn)有產(chǎn)線100%兼容,設(shè)備投資成本較全固態(tài)電池降低80%以上。
這種技術(shù)路徑的務(wù)實性體現(xiàn)在多個維度:
材料兼容性:半固態(tài)電池可沿用液態(tài)電池80%以上的產(chǎn)線設(shè)備,僅需對注液、封裝等環(huán)節(jié)進行改造。例如,國軒高科通過在正極側(cè)添加離子液體電解質(zhì),將能量密度提升至360Wh/kg,同時保持與現(xiàn)有產(chǎn)線的兼容性。
性能躍升:采用硅碳負極的半固態(tài)電池能量密度可達350Wh/kg,下一代鋰金屬負極產(chǎn)品更將突破450Wh/kg。蔚來ET7搭載的360Wh/kg半固態(tài)電池包,使續(xù)航里程突破1000公里,同時通過100%不熱蔓延測試,安全性較液態(tài)電池提升50%。
成本可控:規(guī)模化量產(chǎn)后,半固態(tài)電池成本預(yù)計比液態(tài)電池高10%-20%,遠低于全固態(tài)電池3-5倍的成本溢價。這種“可接受的溢價”為其商業(yè)化鋪平道路。
半固態(tài)電池的商業(yè)化進程呈現(xiàn)“高端突破、場景延伸”的典型路徑。在乘用車領(lǐng)域,上汽、蔚來等車企已將半固態(tài)電池車型納入2024-2025年量產(chǎn)計劃,其中蔚來ET7成為全球首款搭載半固態(tài)電池的量產(chǎn)車型。高端市場的率先應(yīng)用,既驗證了技術(shù)可靠性,也為后續(xù)降本普及積累數(shù)據(jù)。
更值得關(guān)注的是,半固態(tài)電池正在打開低空經(jīng)濟、機器人等新興市場:
低空飛行器:某企業(yè)通過搭載半固態(tài)電池,使飛行器續(xù)航時間從20分鐘提升至48分鐘,且無明顯溫升,滿足航空級安全標準。億航智能EH216-S無人機已通過固態(tài)電池航空認證,獲得全球首張適航證。
特種機器人:在礦井、消防等極端環(huán)境,半固態(tài)電池憑借寬溫域(-40℃至85℃)和高安全性優(yōu)勢,成為替代液態(tài)電池的首選方案。
儲能領(lǐng)域:半固態(tài)電池在電網(wǎng)調(diào)峰、家庭儲能等場景展現(xiàn)潛力,其循環(huán)壽命達1400次(80% SOH),較液態(tài)電池提升30%。
這種多場景滲透的背后,是產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新的成果。星源材質(zhì)、中興新材等隔膜企業(yè)已布局氧化物涂覆隔膜,天鐵科技等金屬負極供應(yīng)商加速擴產(chǎn),海目星等設(shè)備廠商獲得大額訂單,共同構(gòu)建起半固態(tài)電池生態(tài)體系。
盡管全固態(tài)電池被視為終極目標,但半固態(tài)電池的過渡價值不容忽視。行業(yè)共識認為,2025-2027年將是半固態(tài)電池主導市場的黃金期,年裝車量有望突破50萬輛,占據(jù)高端新能源乘用車30%以上市場份額。其意義不僅在于填補技術(shù)空白,更在于為全固態(tài)電池積累關(guān)鍵經(jīng)驗:
界面優(yōu)化:通過半固態(tài)電池的量產(chǎn)應(yīng)用,解決固態(tài)電解質(zhì)與正負極的界面接觸難題,為全固態(tài)電池的固-固界面設(shè)計提供數(shù)據(jù)支撐。
工藝迭代:蜂巢能源的“熱復(fù)合轉(zhuǎn)印工藝”、衛(wèi)藍新能源的“原位固化技術(shù)”等創(chuàng)新,為全固態(tài)電池的規(guī)模化生產(chǎn)奠定工藝基礎(chǔ)。
市場教育:通過半固態(tài)電池的普及,培養(yǎng)消費者對固態(tài)技術(shù)的認知與接受度,降低全固態(tài)電池推廣阻力。
正如歐陽明高院士所言:“固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化需要分階段推進,半固態(tài)電池是必經(jīng)之路?!痹谶@場技術(shù)馬拉松中,半固態(tài)電池以“過渡期不過渡”的姿態(tài),既解決了當下的安全與續(xù)航痛點,又為未來的全固態(tài)時代鋪就通途。當2030年全固態(tài)電池技術(shù)成熟時,半固態(tài)電池或?qū)⑥D(zhuǎn)向儲能、無人機等細分市場,形成“半固態(tài)過渡、全固態(tài)主導”的雙技術(shù)路線格局。而此刻,它正以每一步扎實的商業(yè)化進展,書寫著動力電池產(chǎn)業(yè)變革的序章。





