2023年底，一場(chǎng)“超長(zhǎng)直播”引發(fā)關(guān)注：蔚來(lái)汽車創(chuàng)始人李斌駕駛搭載150千瓦時(shí)長(zhǎng)續(xù)航電池包的純電動(dòng)汽車，跑出1044公里的成績(jī)。“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(zhǎng)續(xù)航電池包的核心組件，來(lái)自北京民營(yíng)獨(dú)角獸企業(yè)衛(wèi)藍(lán)新能源。公司創(chuàng)始人、董事長(zhǎng)俞會(huì)根透露，衛(wèi)藍(lán)首批全固態(tài)電池的能量密度將達(dá)到每公斤400瓦時(shí)，計(jì)劃2027年小批量裝車。

衛(wèi)藍(lán)新能源電池實(shí)驗(yàn)線

作為國(guó)內(nèi)首批開上純電動(dòng)汽車的“先鋒”車主之一，俞會(huì)根對(duì)眾多車主的里程焦慮感同身受。

2010年冬天，時(shí)任某新能源車企電池總工程師的俞會(huì)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(fēng)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(fēng)一點(diǎn)不敢開，俞會(huì)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(dòng)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(dòng)車變“電動(dòng)爹”的痛點(diǎn)依然難解，電解液易燃易爆的風(fēng)險(xiǎn)更給車主帶來(lái)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(jìn)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(dòng)力電池能量密度有望突破每公斤500瓦時(shí)，這樣電動(dòng)汽車不用明顯增加電池包的重量和體積就能實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)續(xù)航，同時(shí)電池安全性也會(huì)大幅提升。

但在十年前，俞會(huì)根苦尋提升動(dòng)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(lái)說(shuō)，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(yùn)動(dòng)員一樣，在電池的正負(fù)兩極間折返。但固態(tài)電池的電解質(zhì)和正負(fù)極都是固態(tài)，無(wú)法嚴(yán)絲合縫地貼合，導(dǎo)電性和循環(huán)壽命都大受影響。

2015年，一個(gè)破局機(jī)會(huì)出現(xiàn)了。俞會(huì)根的大學(xué)同窗、中國(guó)科學(xué)院物理所研究員李泓在一次電池硅負(fù)極表面副反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中看到一個(gè)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(fù)極表面“生長(zhǎng)”出一層層無(wú)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(fù)極表面緊密結(jié)合，這種“天然生長(zhǎng)”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(wú)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(huì)根如獲至寶。2016年，衛(wèi)藍(lán)新能源應(yīng)運(yùn)而生，中國(guó)科學(xué)院物理所的陳立泉院士、俞會(huì)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(lán)新能源進(jìn)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(jìn)行原位固態(tài)化。”俞會(huì)根介紹。

然而，現(xiàn)實(shí)中，要實(shí)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(shí)現(xiàn)商業(yè)化量產(chǎn)任重道遠(yuǎn)。而隨著全球汽車業(yè)新能源變革風(fēng)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(lán)必須盡快拿出能投向市場(chǎng)的量產(chǎn)產(chǎn)品，才能搏出自己的生存空間。公司首席科學(xué)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(bǔ)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(gè)半固態(tài)來(lái)糊弄事兒？”俞會(huì)根對(duì)此不爭(zhēng)辯，埋頭于半固態(tài)產(chǎn)品研發(fā)。2020年，蔚來(lái)汽車拋來(lái)合作橄欖枝，尋找一款能夠讓純電動(dòng)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(lái)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(huì)根勇敢地應(yīng)下了這一挑戰(zhàn)。

2021年，一場(chǎng)“千里之行”的創(chuàng)新攻關(guān)開跑。衛(wèi)藍(lán)選址湖州建設(shè)了動(dòng)力電池生產(chǎn)線，“材料體系、團(tuán)隊(duì)、設(shè)備都是新的，千頭萬(wàn)緒。”俞會(huì)根回憶，當(dāng)時(shí)湖州項(xiàng)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(tuán)隊(duì)打氣，也與原材料供應(yīng)商、設(shè)備廠家和蔚來(lái)專家團(tuán)隊(duì)一起優(yōu)化電芯設(shè)計(jì)和工藝難題。

2023年，衛(wèi)藍(lán)向蔚來(lái)交付了半固態(tài)高能量密度電芯，每公斤360瓦時(shí)的能量密度在當(dāng)時(shí)刷新行業(yè)之最。

如今，國(guó)內(nèi)已有多家企業(yè)跟進(jìn)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(huì)用腳投票。”俞會(huì)根說(shuō)。

當(dāng)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(dú)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(tái)階。我們會(huì)把半固態(tài)電池的液態(tài)電解液一點(diǎn)點(diǎn)減少，讓聚合物‘生長(zhǎng)’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(huì)根表示。

獨(dú)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(yuǎn)？

李泓預(yù)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(huì)有適應(yīng)的市場(chǎng)。

“在這個(gè)過程中，我們要全力以赴創(chuàng)新沖刺，力爭(zhēng)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(lái)，衛(wèi)藍(lán)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(lái)，保持創(chuàng)新競(jìng)爭(zhēng)力，始終是獨(dú)角獸生存的底線要求。

除了新能源汽車，衛(wèi)藍(lán)還一步步將半固態(tài)電池產(chǎn)品送入工業(yè)無(wú)人機(jī)、儲(chǔ)能等多個(gè)市場(chǎng)。“新能源汽車的固態(tài)電池進(jìn)程相對(duì)緩慢，優(yōu)先進(jìn)入儲(chǔ)能等市場(chǎng)，能夠幫企業(yè)盡快實(shí)現(xiàn)多途徑造血。”俞會(huì)根說(shuō)。

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

目前，衛(wèi)藍(lán)新能源已在北京房山、江蘇溧陽(yáng)、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(huì)根據(jù)不同用戶的需求量身定制，進(jìn)而有針對(duì)性地滿足用戶在成本、能量密度、安全性上的不同需求。”俞會(huì)根表示，公司在規(guī)模上沒有優(yōu)勢(shì)，但一些細(xì)分市場(chǎng)會(huì)成為獨(dú)角獸的發(fā)展機(jī)遇。

信息來(lái)源：北京日?qǐng)?bào)客戶端

編輯：盧志丹 王曉菊

審核：巴金鵬 武霞 馬妍

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