2024上海锂电展｜上汽集团发布了魔方20电池系统
, 体积能量密度超过820Wh/L, 电池容量超过75Ah, 低温下容量保持率超过90%，且
从此前智己L6发布的光年固态电池来看，上汽跟清陶合作的固态电池主要采用氧化物和聚合物复合的电解质体系，并不是广汽，国轩，以及宁德时代采用的那种硫化物体系。
那么，基于氧化物的全固态电池靠谱吗？上汽能够在2026年实现量产吗？其中又有哪些问题需要解决，本文带您一探究竟。
由于固态电池是近期行业内主要关注的前沿技术，上汽在其发布会上特意安排了上汽清陶总经理李峥博士针对固态电池的技术路径和发展规划做了详细的介绍。
在其固态电池的发展路线和方针上，依然是在聚合物-无机物复合电解质材料的基础上，不断提高能量密度，并降低液体含量(参考368Wh/kg半固态电池能否让上汽王者归来)，直到2026年实现全固态电池的正式量产。
其中2024年搭载的智己L6上的光年固态电池液体含量在10wt%左右，采用超高镍正极和高容量硅碳负极，单体能量密度>
300Wh/kg, 这与此前文章中的猜测是一致的(参考智己L6光年固态电池解析)。
2025年会把液体含量进一步降低到5wt%以下，采用的主要措施是提到电池的整体致密度（最高可达98%），减少电池内部的空隙；为了保证锂离子的传输，需要同步提高无机固态电解质材料的锂离子电导率。
官方给出的数据是>
4mS/cm，考虑到目前液态电解液的离子电导率在8~10mS/cm左右，但是迁移系数只有0.36~0.4，实际电导率也就3~4mS/cm. 固态电解质的锂离子迁移系数较高，可实现0.8~1.0，所以其整体电导率跟液态电解液类似，能够保证电池性能的发挥。
值得注意的是，到了2025年以后，为了降低电池成本，上汽清陶抛弃了目前成熟的超高镍材料，而是选择了高电压锰基正极材料。目前主要是尖晶石的镍锰酸锂(LiNi0.5Mn1.5O4)以及层状的富锂锰基材料，为保证超过高能量密度，大概率选择的是后者，此前中科院物理所在该材料上实现了超过700Wh/kg的能量密度(参考研究快讯 700 Wh/kg锂二次软包电池)。
后面邀请的北京大学夏定国老师也侧面验证了这一点。夏老师课题组对富锂锰基材料机理研究得特别深入，并且早在2018年就在O2-型Li2MnO3上实现了超过400mAh/g的超高克容量以及1360Wh/kg的材料层级能量密度（参考DOI: 10.1002/adma.201707255, 2023, AM; 正极质量占比接近50%就可实现700Wh/kg的电池级能量密度）
根据上汽清陶的全固态电池路线规划，在第一代以及第二代产品中都是有液态存在的，考虑到硫化物电解质跟液态电解液无法兼容，大概率只能采用稳定性更好的氧化物固态电解质。不过这类电解质的锂离子电导率一般只有1mS/cm左右，是目前电解液的1/10左右。
例如中科院上海硅酸盐所的温兆银老师采用LLZO和聚合物骨架合成的12um超薄复合固态电解质（CSSE），其离子电导率为1.19mS/cm, 高镍811材料的克容量发挥仅为185.4mAh/g (0.1C)，远低于液态下的200mAh/g.
再考虑到界面接触问题，实际电池的内阻会很高，很难满足使用要求。这也是需要添加电解液的原因之一。
而上汽清陶全固态电池的液体含量是0，整个电池致密度超过98%，首条量产线年就要正式量产，且第一阶段电池的能力密度就会超过400Wh/kg, 系统能量密度288.3Wh/kg, 质量成组效率70%左右，跟目前宁德时代给极氪009供货的麒麟电池类似（205/285Wh/kg，可见软包去兼容魔方电池并不是最高效的）。
而且还特意提到了其电池成本跟目前主流电池相比，不仅没有提升，而且电芯和系统层级最高可降低40%。
考虑到硫化物电解质成本高昂，对环境十分敏感，加工性也不好（参考宁德时代的全固态电池跟丰田有何不同？），尽管清陶的南策文院士曾在高镍正极和Li-In合金负极体系下，基于LPSC-聚合物复合电解质实现超过2万次循环寿命（容量保持率71%，参考Super Long‐Cycling All‐Solid‐State Battery with Thin Li6PS5Cl‐Based Electrolyte，AEM，2022），其全固态电池大概率不会采用硫化物电解质，那么真的会用氧化物做全固态电池吗？
这可以从李峥2022年6月在GTM2022-动力电池产业线上论坛上《固态电池，开启能源新势力》的主题演讲中找到蛛丝马迹。其中提到第二代电米乐 登录入口池能量密度400-500wh/kg，液态含量小于5%（与本次发布会一致），取消隔膜，电解质基于第一代氧化物与聚合物的复合IPC电解质中添加卤化物及硫化物(参考半固态电池已经演变为液态电池？)。
而第三代电池是真正意义上的全固态（液含量0），负极金属锂或含锂合金，固态电解质沿用IPC电解质体系，能量密度有望超过500Wh/kg.
可见其复合电解质体系并不一定是氧化物和聚合物，同时可能添加离子电导率更高的卤化物或者硫化物，考虑到2022年的时候卤化物刚刚兴起，离子电导率维持在1mS/cm的水平，相对较低，前景未卜。
而这两年学术界进步很快，比如2023年初日本报道了离子电导率超过10mS/cm的卤化物固态电解质LiMOCl4(M=Nb, Ta)（参考2023年初发表在著名期刊德国应用化学杂志文章,）
其全固态电池可能会掺混一些卤化物电解质，一方面对湿度没硫化物那么敏感，另一方面由于锂离子浓度低成本也更低一些（参考锂电池到底需要多少锂），总体上更加符合清陶低成本，易加工的发展路线。
而且此前公司根据专利分析，也认为丰田正极中采用卤化物固态电解质，可以耐更高的电压，跟正极材料热稳定性也更好（参考丰田固态电池也用卤化物电解质？）
虽然清陶看在全固态电池上可能不会单独采用氧化物电解质，上汽投资的另外一家初创公司Quantum Scape却是氧化物电解质的坚定支持者。在最近公布的数据中，其电池的面容量已经高达5.6mAh/cm2,比宁德时代在CIBF上公布的硫化物全固态电池的5mAh/cm2还要高。
而且倍率性能也不错，10C放电容量保持率接近60%（跟1C相比较），45℃下还能实现13.5min的快充能力（10-80%，接近4C）。更为重要的是，这款电池仅需要0.7 atm的外部压力，远低于硫化物电池几十到几百atm的压力范围（参考公众号下一代电池的文章又给主机厂送全固态电池样品了-QuantumScape新披露的数据分享（20240424））。
QS坚称自己采用了氧化物电解质路线，考虑到较低的锂离子电导率，这款电池大概率是添加了液态电解液或者离子液体，可能是中等浓度的LiFSI或者LiTFSI。其技术路线应该跟另一家专注锂金属电池的美国初创公司麻省固能SES类似（参考全固态电池会是谁的时代）。
巧合的是，上汽早在2015年左右就投资了SES，那时候SES还专注做锂金属全固态电池，后面才转向固液混合锂金属电池。
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在本次新能源技术发布会上，上汽清陶也提到了要使用锂金属基负极材料，其本身跟固态电池一样面临着一系列科学问题，而科学的事情需要科学家来解决，所以m6米乐官网 米乐M6平台入口特意成立了“上汽全固态电池产业创新联合体”。
除了邀请清陶&清华大学的南策文院士外，还邀请了在金属锂方面有深入研究和较多成果的清华大学张强教授，此外还有上文提到的在富锂锰基领域颇有建树的北京大学夏定国教授以及其他上下游产业链的材料和设备企业。
虽然全固态电池的前景依然不明朗，能否顺利产业化也还未知，但上汽是值得尊重的企业: 这些年孜孜不倦地投资了多家初创公司，海量的资金投入也带动了固态电池行业的整体发展。
衷心希望上汽集团不仅在技术上加大投入，在供应链管理以及市场营销上也要更进一步，这样才能在国内日益激烈的竞争中稳住局面。
小结:上汽集团布局固态电池已经十年之久，是真心想做好固态电池的。在2023年世界动力电池大会先导会议 “云上宜宾” 高端论坛上，上汽集团副总工程师朱军就提到关于固态电池技术咨询过宁德时代曾毓群几次，每次都说要5年后再看能否量产。可见宁德时代当年并不看好固态电池在新能源汽车的产业化。
无奈之下，上汽投入巨资押宝清陶的固态电池路线。不过其深知固态电池突破创新十分艰难，对里面涉及的材料特性以及电化学反应机也都心生敬畏。所以召集了 “全固态电池产业创新联合体”，希望这一次能够真正做到产学研的结合，让全固态电池从理想照进现实，早日实现量产。
