昨天在网上看到了一些关于本田宣传全固态电池进展的新闻,感觉还是有点意思的。刚刚在网上扒了一下这些原始新闻和视频(参考文献在文尾),有一些简单的分析和推测,在此和大家分享一下。
Honda is developing all-solid-state EV batteries in-houseto power up its next-gen vehicles. It’s not “merely trying to establish alab-level technology,” Honda is eyeing mass production in the coming years.
The line is located at Honda’s R&D facility in SakuraCity, Tochigi Prefecture, Japan. Honda will use the demo line as a preface formass production while determining the basic specifications of the batterycells.
本田在为下一代车开发全固态电池,而且目标不是说光想实验室产,而是一定要接下来几年实现这个电池的量产。产线在本田研发的Sakura市,Tochigi县。然后这个示范线可以为量产打基础,以及同时确定一下电芯的基本参数规格。
评论:其它没啥,为量产打基础都正常,但是这个确定一下电芯的基本参数规格“while determining the basic specifications of the batterycell”就比较有意思了,起码可以说明,这个电芯的设计方面大概率目前并没有多高的成熟度,可能就是个A1这样的成熟度(如果他们也这么细的区分出什么A0, A1,A2样阶段的话)?而这一点其实也与全固态电池行业目前的成熟度情况应该是有一定相关度的,动力级的样品逐渐开始有人能拿出来了,不过综合性能咋样?设计定型没?常温工作能力如何?那可真就不好说了——所以你当然也就还是个A样了,不然呢?
Honda plans to launch electric models with the new all-solid-statebattery tech in the “second half of the 2020s.”
The new demo line replicates the processes required for mass production.It covers around 295,000 ft2 (27,400 m2) and is alreadyequipped with the tools to verify each production process, including weighingand mixing electrode materials, coating, and roll pressing electrodeassemblies. The line also supports the formation of cells and the assembly ofthe module.
本田建了这个原型-试制示范线,本线占地27,400m2,设备基本与量产一样。目前的状态是正在验证(预/试)生产的工艺参数。然后该线还可以做电芯化成,模组组装。然后目前的计划是(从这条线出来的?)全固态电池在2026-2030年之间可以装车产品推向市场。
评论:设备的自动化-量产放大已经考虑了,到时候想量产应该是直接复 制粘贴扩产能/设备就可以,这点还不错。当然在这里自己也说研究工艺参数,这个就很正常了,全固态电池,材料方面硫系难搞,而在工艺上对应的整个材料体系固态化带来的设备和工艺的全线调整可不是个小事,这块后面应该会且花功夫(比如组装电芯用的大压力,比如这个电解质膜的处理,厚度优化等)。
说实话,考虑到本田的电池目前成熟度大概率也就A样,其实建这么一条示范线个人认为有可能略早(如果只考虑一般开发流程),不过如果还有其它考虑因素那当然逻辑就不一定了,往好处说可能是干脆电芯开发设计优化指标定型与大型设备完全同步做(对于一些新体系可能是有意义的,往前赶),但是是不是还有一些其它考虑,目前就不容易知道了。
以及目前的装车上市计划是2026-2030年这样——到是基本也与前面推测的A样成熟度呼应——你要是已经成熟到一定程度了可能就不会说一个这么保守的模糊区间了,大概率即使顺利上车时间也要接近29-30年,而这其实也与之前在网上看的国际上对于全固态电池上车的预估时间是接近的(吹26年上车的这种新闻笔者实在是懒的评论了,你开心就好……)
以及最后一个,这个厂房看着是地方不小,不过考虑到后面的分析,笔者有一个猜测:这么大的厂区其实不见得都是给这个全固态电池生产的,或者有不少地方还是空的,因为在这么个成熟度阶段直接上这么大的线是有点奇怪的。
Honda plans to begin production on the new demo line in January 2025.With a highly efficient production process and a wide range of use cases,including automobiles, motorcycles, and aircraft, Honda aims to slash batterycosts.
计划示范线2025年开始(试)生产,然后用途不只是给汽车,还要给摩托飞行器等用,本田目标是可以让电池更便宜。
评论:25年初开始(试)生产,或者我的理解更接近于运行。至于不只满足给汽车使用,我倒是觉得不意外——1)本田自己本来主业也包括摩托什么的,再做点什么evtol也不是个什么大事; 2)而且从目前的行业发展情况看,似乎固态电池这些新技术也许可以先在无人机/摩托这些地方先得到性能、成本方面的更全面验证,再去攻车这个更难的堡垒。当然这个本田说自己的目标是让电芯更便宜这事你看个开心就好,没啥硬的依据(目前锂电成本结构已经非常透明,有谁说新技术可以明显更便宜的话,麻烦谁主张谁举证)
"It's a game-changer of the EV era," Otsu toldreporters at Honda's pilot all-solid-state battery production line in Tochiginorth of Tokyo. Honda is investing 43 billion yen ($277 million) in the pilotline, nearly half of which is funded with Japanese government subsidies.
评论:你这条线2.7亿美元咋看都有点贵啊……谁说目标是让电池更便宜,还是说这真就是目前的一个目标呢……另外一个这个一半钱是日本政府补的:这一点我没问题,大家都可以支持自己的产业发展,就是麻烦好多傻白甜的朋友不要被忽悠瘸了,天天就想着自由市场经济无干预就万岁了——产业经济政策没有才是见了鬼,各国政府不去支持自己国家攀科技树,难道要眼睁睁的看着自己的科技和工业狗带吗?
Based on the conventional production process for liquidlithium-ion batteries, the Honda all-solid-state battery production processadopts a roll-pressing technique which will contribute to an increase in thedensity of the solid electrolyte layers, a process unique only to theproduction of all-solid-state batteries, and makes continuous pressingpossible. With the adoption of the roll-pressing technique, Honda will striveto increase the degree of interfacial contact between the electrolyte and theelectrodes and also increase overall productivity. Moreover, by consolidatingand speeding up a series of assembly processes, including the bonding ofpositive and negative electrodes, Honda will strive to significantly reduce theproduction time per cell. Furthermore, Honda is also working to reduce indirectcosts of battery production, including power consumption, by implementingvarious measures, including the establishment of production control technologythat minimizes the low dew point environment necessary to ensure work safetyand battery performance.
几个重要信息:Continuous densification pressing连续致密化辊压工艺来让极片更致密化(不意外,固态界面需要这保证接触),然后这种连续辊压的路线产率也比较高(生产比较连续,好理解)。其它的一些什么降本都没什么意思,不过还是说了一句强调:环境控制来降低露点——嗯还是对于环境要求比较高哦。
当然具体看看视频里的这些截图照片,还有些更细更多的信息。看看下面的截图,然后再简单分析下:
长电芯(像是给590模组用的那种尺寸),以及相应的极片的模样:这个倒是没啥可说的。当然偏长的尺寸,对于热管理、内阻、应力控制挑战有多大,就得看本田技研的本事了。
混料:是连续混料以及定了肯定目前起码还是湿法(配合间隙涂布)。硫系固态电池,正极混电解质是必须的,但是这又会限制可以用的混料液相使用(好多与电解质反应),这样生产成本就高了。而如果他们真弄出干法来,液相是不用使了,不过这样又与目前展示的间隙涂布的技术路线兼容性比较差。所以本身看这里的混料涂布也算没啥特别的问题,就是从很多人吵的降本-相关的任何细节来看,没什么迹象而已。
正极采用的是间隙涂布,比较有意思的是这个绝缘层的涂布(看颜色像是氧化铝),面积非常大,这在安全上搞这么大的冗余是为什么,还是为了兼容一些工艺上的考虑,就不得而知了,得后面持续研究。
之后经过连续辊压来致密化,合理,不过工序也要比传统电池多。
这页有意思,应该是把正极和电解质做一个卷对卷的复合(如图,正极的极片/卷的上下应该都复合了),这样才能为了下一步(图中写的Sandwichthe anode between two cathodes,就是把负极再与两片正极之间复合起来)做好准备。不过这个正负极的复合,本田整的比较小心也没上一张图,具体细节就只能猜了。
不过考虑到工艺的成熟度,以及大面积电芯制备的难度,笔者仍然倾向于认为为这么长电芯适配的负极还是石墨或者最多复合硅的体系——这样起码材料体系处理的难度,工艺上的挑战相对小点,重点就是把固态电解质的引入混合做好就行;而如果在这么大电芯上上锂金属,恐怕很多周边问题还是比较难解决,直接在这条线上给大电芯上锂金属个人认为可能性极小。
而如果这个假设成真,个人认为30年前上车甚至(准)量产问题倒是不大,但是很可能的代价就是,出来的电芯能量密度不高,没准电芯上也就200Wh/kg多点(三元-石墨,配上更厚更重更多的固态电解质,这个组合目前状态很有可能是这样的)。这么个性能(不知道界面问题等解决的如何,内阻有多大)以及结合上成本的大概预估,到时在市场上有没有竞争力就得再看了。
其实本田的电动化目标还是很清晰很积极的,在这次他们的公布中对于未来电动化的目标还是做了又一次的强调。虽然本文也只能基于一些基本的公开资料和细节做一些分析判断,但是总体来说本田的进展和笔者对行业的观察和理解没有特别大的偏差:有进展,有希望。不过成熟度有多高,什么时候要能给车用,是不是先在其它领域试水,似乎从本田这看也没什么意外。
当然比较有意思的几个点还是值得持续观察:1)本田的这个大产线产能与样品成熟度的关系;2)负极的使用;3)正负极复合——极卷JELLY ROLL的制备方法; 这几个方面的信息都要持续关注。
当然最后一个就是性能了,不过这次报道里性能的信息基本为零,那就先让子弹飞一会,笔者也多学习和跟一下行业的最新进展,后面有合适的机会再和大家分享。
声明
本文为个人业余时间所作,不代表任何组织机构观点。
致谢
感谢HanPeng提供的技术讨论~
参考文献
https://global.honda/en/newsroom/news/2024/c241121eng.html
https://electrek.co/2024/11/20/honda-teases-all-solid-state-ev-batteries-new-demo-line/
https://www.caranddriver.com/news/a62963564/honda-solid-state-batteries/
https://cleantechnica.com/2024/11/21/honda-is-building-its-own-solid-state-batteries/
https://www.you tube.com/watch?v=hH6Vhuoy-2w