2023年底，一場“超長直播”引發(fā)關(guān)注：蔚來汽車創(chuàng)始人李斌駕駛搭載150千瓦時長續(xù)航電池包的純電動汽車，跑出1044公里的成績。“續(xù)航超1000公里，真能告別里程焦慮了！”網(wǎng)友的感嘆在直播間刷屏。

這款長續(xù)航電池包的核心組件，來自北京民營獨角獸企業(yè)衛(wèi)藍新能源。公司創(chuàng)始人、董事長俞會根透露，衛(wèi)藍首批全固態(tài)電池的能量密度將達到每公斤400瓦時，計劃2027年小批量裝車。

衛(wèi)藍新能源電池實驗線

作為國內(nèi)首批開上純電動汽車的“先鋒”車主之一，俞會根對眾多車主的里程焦慮感同身受。

2010年冬天，時任某新能源車企電池總工程師的俞會根開著企業(yè)研發(fā)的初代純電汽車每天往返于北京城區(qū)與郊區(qū)之間。頂著寒風上路，他發(fā)現(xiàn)續(xù)航里程直接從150公里掉到了70多公里。暖風一點不敢開，俞會根在車上裹緊羽絨服咬緊牙關(guān)：“總有一天要把里程焦慮甩掉！”

這份初心，暗暗埋下了創(chuàng)業(yè)的火種。

經(jīng)過多年發(fā)展，純電動汽車已廣泛采用鋰離子液態(tài)電池，續(xù)航里程從150公里提升至500-600公里。但即便如此，冬季電池衰減電動車變“電動爹”的痛點依然難解，電解液易燃易爆的風險更給車主帶來安全隱憂。

擺脫里程焦慮和提升安全性的雙重壓力下，固態(tài)鋰電池作為下一代電池技術(shù)進入眾多企業(yè)的視野。如果將電解液替換成固態(tài)電解質(zhì)，動力電池能量密度有望突破每公斤500瓦時，這樣電動汽車不用明顯增加電池包的重量和體積就能實現(xiàn)超長續(xù)航，同時電池安全性也會大幅提升。

但在十年前，俞會根苦尋提升動力電池性能方案之際，固態(tài)電池還是一條讓人望而卻步的冷門賽道，技術(shù)方向不確定，生產(chǎn)工藝難度極大，商業(yè)化量產(chǎn)的成功概率幾乎為零。

通俗來說，液態(tài)鋰電池的充放電過程中，鋰離子就像優(yōu)秀的游泳運動員一樣，在電池的正負兩極間折返。但固態(tài)電池的電解質(zhì)和正負極都是固態(tài)，無法嚴絲合縫地貼合，導電性和循環(huán)壽命都大受影響。

2015年，一個破局機會出現(xiàn)了。俞會根的大學同窗、中國科學院物理所研究員李泓在一次電池硅負極表面副反應(yīng)實驗中看到一個現(xiàn)象：液態(tài)電解液在多次充放電后產(chǎn)生副反應(yīng)，在負極表面“生長”出一層層無序狀的固體。

李泓突生靈感：固態(tài)電解質(zhì)需要施以很大的壓力才能與正負極表面緊密結(jié)合，這種“天然生長”的固態(tài)電解質(zhì)，恰恰解決了“固-固界面”接觸性差的大難題！

基于這一無心插柳的新發(fā)現(xiàn)，李泓提出了固態(tài)電池生產(chǎn)“原位固態(tài)化”設(shè)想，這讓俞會根如獲至寶。2016年，衛(wèi)藍新能源應(yīng)運而生，中國科學院物理所的陳立泉院士、俞會根、李泓三人成為聯(lián)合創(chuàng)始人。

基于“原位固態(tài)化”設(shè)想，衛(wèi)藍新能源進一步確立了自己的固態(tài)電池主要技術(shù)路線。“我們將氧化物、聚合物兩種路線相融合，讓聚合物先以液態(tài)形態(tài)填滿氧化物粉末間的空隙，然后進行原位固態(tài)化。”俞會根介紹。

然而，現(xiàn)實中，要實現(xiàn)完美“填空”卻面臨著材料、工藝、成本等多重難題，全固態(tài)電池真正實現(xiàn)商業(yè)化量產(chǎn)任重道遠。而隨著全球汽車業(yè)新能源變革風起云涌，固態(tài)電池逐漸成為巨頭環(huán)伺的熱門賽道。

作為初創(chuàng)公司，衛(wèi)藍必須盡快拿出能投向市場的量產(chǎn)產(chǎn)品，才能搏出自己的生存空間。公司首席科學家李泓在2017年率先提出了“半固態(tài)電池”的概念，即在固態(tài)電解質(zhì)中仍加入部分液態(tài)電解質(zhì)，幫助填補粉末狀固態(tài)電解質(zhì)間的空隙。

“半固態(tài)”概念一出，業(yè)界不乏質(zhì)疑之聲。“固態(tài)搞不成，弄個半固態(tài)來糊弄事兒？”俞會根對此不爭辯，埋頭于半固態(tài)產(chǎn)品研發(fā)。2020年，蔚來汽車拋來合作橄欖枝，尋找一款能夠讓純電動汽車一口氣跑1000公里的電池產(chǎn)品。

1000公里續(xù)航，已經(jīng)觸及液態(tài)電池的能量密度天花板。此前，蔚來走訪了多家電池企業(yè)，都沒有找到可行的解決方案，但俞會根勇敢地應(yīng)下了這一挑戰(zhàn)。

2021年，一場“千里之行”的創(chuàng)新攻關(guān)開跑。衛(wèi)藍選址湖州建設(shè)了動力電池生產(chǎn)線，“材料體系、團隊、設(shè)備都是新的，千頭萬緒。”俞會根回憶，當時湖州項目的總經(jīng)理完全沒信心，常常向他訴苦。為此，他多次前往基地，給團隊打氣，也與原材料供應(yīng)商、設(shè)備廠家和蔚來專家團隊一起優(yōu)化電芯設(shè)計和工藝難題。

2023年，衛(wèi)藍向蔚來交付了半固態(tài)高能量密度電芯，每公斤360瓦時的能量密度在當時刷新行業(yè)之最。

如今，國內(nèi)已有多家企業(yè)跟進研發(fā)和推出半固態(tài)電池產(chǎn)品。“是不是一條可行道路，大家最終會用腳投票。”俞會根說。

當然，半固態(tài)只能是過渡方案。在全固態(tài)電池“革新前夜”，這只獨角獸仍在加速奔跑。

“從半固態(tài)到全固態(tài)，還有一道很難、很高的臺階。我們會把半固態(tài)電池的液態(tài)電解液一點點減少，讓聚合物‘生長’出的固態(tài)電解質(zhì)能夠像‘水’一樣，完美填滿氧化物粉末間的空隙。”俞會根表示。

獨角獸“秘笈”：

擁抱變革 全力以赴創(chuàng)新沖刺

新能源汽車距離全固態(tài)電池還有多遠？

李泓預判，全固態(tài)電池的小批量落地在2027年，但真正大規(guī)模商業(yè)化可能要到2030年。固態(tài)電池落地并不意味著液態(tài)電池消失，兩者并不是完全替代的關(guān)系，而是各自會有適應(yīng)的市場。

“在這個過程中，我們要全力以赴創(chuàng)新沖刺，力爭掌握從混合固液到全固態(tài)四代固態(tài)電池的材料、裝備、工藝、電芯及系統(tǒng)集成技術(shù)。”李泓透露，近年來，衛(wèi)藍一直深耕產(chǎn)業(yè)鏈系統(tǒng)搭建，在材料和零部件領(lǐng)域投資參與的企業(yè)已有27家。在他看來，保持創(chuàng)新競爭力，始終是獨角獸生存的底線要求。

除了新能源汽車，衛(wèi)藍還一步步將半固態(tài)電池產(chǎn)品送入工業(yè)無人機、儲能等多個市場。“新能源汽車的固態(tài)電池進程相對緩慢，優(yōu)先進入儲能等市場，能夠幫企業(yè)盡快實現(xiàn)多途徑造血。”俞會根說。

2024年春節(jié)假期，在人們還沉浸在闔家團圓的幸福中時，俞會根帶著衛(wèi)藍新能源最新的半固態(tài)電池儲能方案坐上了飛機，去洽談公司儲能生產(chǎn)線正式投產(chǎn)后的首個訂單。通過向項目方展示儲能半固態(tài)電池產(chǎn)品在擠壓、高溫、針刺等實驗中表現(xiàn)出的安全優(yōu)勢以及成本控制成效，公司拿下了百兆瓦時級別的儲能大單。

目前，衛(wèi)藍新能源已在北京房山、江蘇溧陽、浙江湖州、山東淄博、廣東珠海布局五大產(chǎn)業(yè)基地。“我們的半固態(tài)電池會根據(jù)不同用戶的需求量身定制，進而有針對性地滿足用戶在成本、能量密度、安全性上的不同需求。”俞會根表示，公司在規(guī)模上沒有優(yōu)勢，但一些細分市場會成為獨角獸的發(fā)展機遇。

信息來源：北京日報客戶端

編輯：盧志丹 王曉菊

審核：巴金鵬 武霞 馬妍

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