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这家公司的固态电池已经商用好几年了

作者:中国储能网新闻中心 来源:汽车商业评论杂志 发布时间:2021-03-05 浏览:
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撰文/ 朱 琳

编辑/ 张霖郁

设计/ 杜 凯

来源/ Electrive,作者:Cora Werwitzke

这是唯一一家工业规模的电动汽车固态电池制造商,但它几乎没有受到过关注,这就是法国Bolloré子公司Blue Solutions,多年前,他们就开发并商业化了固态电解质电池。他们最重要的客户是戴姆勒。

戴姆勒eCitaro和eCitaro G客车的技术来自法国布列塔尼。Electrive记者与Blue Solutions的董事总经理让-卢克·蒙佛特(Jean-Luc Monfort)就开创性工作和长期研究工作、公司不断增长的客户基础以及不同的固态电池技术应用进行了交流。

采访中还谈到了欧洲的倡议。“如果欧洲工业想要在固态电池领域取得成功,我们相信在欧洲层面的合作和发展是必要的。”蒙佛特说。

Blue Solutions的锂金属聚合物(LMP)电池,既不含钴,也不含镍或其他非常重要的物质(SVHC),但含有铜、铝、锂、聚合物、锂盐、磷酸铁和碳。根据Blue Solutions的说法,它不含溶剂,这使得回收更加容易。因此,目前已经有了回收锂的专利工艺。LMP电池的内部工作温度目前是50至80度。据说,在电池寿命长达4000次循环的过程中,其存储容量是恒定的。

Blue Solutions完全依赖基于内部开发的LMP电池,该电池目前的电化学成分已于2012年达到市场成熟。这些电池是在法国布列塔尼的坎佩尔总部和加拿大的蒙特利尔生产的。据蒙佛特介绍,该公司拥有约400名员工,拥有1700多项专利,并从母公司Bolloré的技术诀窍中获益颇多——例如,片材挤压工艺。

Blue Solutions的固态电池最初也是在Bolloré集团内使用的:用于汽车共享和客车部门(BlueCar、BlueBus)。几乎没有被业界注意到的是,外部客户基础从那时起就在增长——戴姆勒是一个关键客户,Blue Solutions计划在未来几个月推出更多的欧洲合同合作伙伴。

以下是Electrive对蒙佛特先生的专访。

Q:蒙佛特先生,为什么Blue Solutions的固态电池技术已经成熟,而在市场上的其他公司、研究中心和大学还在研究呢?

A:固态电池有多种解决方案。我们有LMP(锂金属聚合物),它描述了我们基于固体电解质和锂金属阳极的技术。这是两个主要特征。我们的阴极与锂离子电池的标准阴极非常接近,只是我们用磷酸铁代替了NMC(镍锰钴)。

那么,回到你的问题:这是一个漫长的发展故事。在加拿大,Blue Solutions与魁北克能源网络公司Hydro Quebec合作;在法国,它与Bolloré合作。这两种方法都是基于迈克·阿曼德(Michel Armand)博士最初的专利,他是一位在电化学领域非常知名的研究人员,他在20世纪80年代宣称锂可以用作电池材料。

Bolloré于20世纪90年代末开始研究,并于2001年在坎佩尔开发了第一条试验线。Hydro Quebec公司从1995年开始探索这项技术。两家公司的子公司于2007年合并,基于两项专利,我们于2012年开始建立生产LMP电池的第一批生产线。

所以在过去的八年里,我们一直在发展我们的工业化,改善我们的工业流程,提高我们的产量,直到今天我们能够将这些电池推向市场。

Q:所以你们比其他人都早开始吗?

A:事实上,我们才是固态电池的真正先驱。我们积累了20多年的发展和大约15年的工业化,以及不断改进从实验室规模——我们目前的电化学产品的第一个样品是从2005年开始的。一般来说,当你开发新技术时,从第一个样品到真正的大批量生产之间有很长一段时间。

我们认为,许多竞争对手低估了从样品到真正大规模生产所需的时间——当然这取决于创新的程度。如果你只使用一些化学变化,那就不那么复杂了。但如果你开发了一个完全创新的概念,你需要很多时间来微调所有参数,并做好所有电池组件的组装。

Q:固态电池被认为是电池技术的突破。您对此有什么看法?

A:大家都在寻找的是在“室温”下,也就是20度左右,运行固态电池的化学物质。我们还没有到那一步。我们必须加热我们的LMP电池到50至80度,这取决于应用。为什么每个人都在寻找固态状态,那是因为你将能够摆脱热失控。固态电池比锂离子电池技术更安全。

我们还得到了锂金属阳极的好处,它的能量是锂离子电池中使用的石墨阳极的十倍。所以这些就是固态电池的主要优点,更高的能量密度,更高的稳定性——这就是为什么每个人都在寻找它。

然后你必须克服一些挑战,这些挑战包括原材料的价格以及这项技术背后的工艺发展。这也是为什么我们处于这个先锋地位的原因之一:Bolloré是一个传统的超薄薄膜生产商,这要归功于片材挤压工艺。这些都是20世纪60年代发展起来的。所以我们花了很长时间来处理这个问题。

Bolloré今天能够为这个行业生产2微米厚度的薄膜。我们决定用这个工艺来生产一层非常薄的电解质聚合物层。在锂阳极生产方面,该工艺技术主要由Hydro Quebec公司开发。今天,这两种工艺是我们LMP电池的基础。

Q:你们工厂的产能是多少?

A:我们有两条每年生产500 MWh的生产线——一条在布列塔尼的坎佩尔,另一条在魁北克的蒙特利尔。我们正在开发新的生产线:第三条生产线正在坎佩尔进行安装中。我们的目标是很快增长到每年1.5 GWh。我们的产能每年都在增加。目前,我们的两家工厂满载四班生产,这意味着我们每周生产7天,每天生产24小时。

Q:您能通过一些关键数据向我们描述一下你们的LMP电池吗?

A:这个数字会根据市场的不同而有所不同,也取决于客户的需求。但今天,我们能够提供能量密度超过250 Wh/kg的电池——这是客车客户特别要求的。此外,我们可以保证超过4000次循环使用电池的全部容量。

固态电池的KWh价格与锂离子电池相当。然而,当你考虑到总拥有成本、固态电池的额外好处(如易于集成、在极热或极冷温度下使用的更长的续航里程、更强的质保)时,我们的电池在特定应用和市场上往往比锂离子电池更具竞争力。

Q:您提到了里程——它更长了?

A:当然,我们为客户提供比锂离子电池更长的续航里程,因为我们只需要加热系统,而不需要冷却系统。这给了更多的空间来增加电池的容量。

Q:我们听说你们的联合公司BlueBus的电动客车配备了你们的技术。你的固态电池是否仅仅适用于客车,还是可以应用于乘用车或其他商业交通工具,如运输车或卡车?

A:如果你把电池的工作温度保持在50摄氏度到80摄氏度之间,你可以在任何场合使用它。但说实话,我们把这些电池卖给了PSA,让他们在2015年左右制造一款有趣的汽车,但并没有取得商业上的成功。

在你使用汽车之前,你必须使电池达到运行温度,这需要一些时间。不能随时使用自己的汽车是不符合大众市场的。这就是为什么我们的产品适合那些持续使用它们的客户:每周5天,全天运营。所以这非常适合客车。

此外,港口、港口和机场的“最后一英里”送货卡车或工业车辆也很适合这种用途。

Q:你们的固态电池是否与任何客车品牌兼容?客车底盘集成电池的技术要求是什么?

A:这是一个很好的问题,因为这是我们电池的优点之一。我们不需要任何冷却系统。这使得我们的电池成为即插即用的解决方案。六个电池组,这可是很大的尺寸。你可以把它们放在客车的车顶上,就算太阳把它们晒热了也没关系,这只是帮助它们达到运行温度。

我们有一个客户的例子,他能够在六个月内开发出第一辆电动客车的原型车,这是一个巨大的成绩。当然,这是一个已经存在的车型,他们只需要调整他们的车顶来安装电池组。

Q:你们什么时候决定向第三方出售固态电池的?

A:由于很难向外部客户证明我们的技术的可靠性,我们首先开始开发自己的应用:Bolloré汽车共享和客车。三年前,我们开始与多家客车制造商进行讨论,但主要是与戴姆勒。他们派出了一个技术代表团,2019年初,我们签署了一项开发协议。总的来说,自2015至2016年以来,我们对外开放交付。

Q:在欧洲,你们向戴姆勒公司提供固态电池的消息并不为人所知。您能否简要介绍一下这种合作关系是如何发展的?

A:我们没有就我们的技术进行很多交流,也没有经常出席国际会议。我们认为最好是在内部进行开发。戴姆勒一直在产品上寻求创新。2017年他们联系了我们,我们向他们解释了我们的产品,开始讨论,给他们样品,并为他们做了测试。

然后他们问我们是否可以为他们的客车开发一个特定的电池组。他们知道他们可以向客户提出两种电池技术选择,一种是NMC化学锂离子电池,另一种是具有更长续航里程和更长质保期的固态LMP电池。(戴姆勒在2018年夏天推出eCitaro客车时宣布了这两种电池选择。2020年推出的铰接式客车eCitaro G也提供了这两种车型)。

Q:当戴姆勒要求你对他们的电池组进行个性化设计时——它们有什么特别之处?这些电池组是否与使用在BlueBus上的电池组不同?

A:是的,它们和我们第一代客车使用的不同。我们为BlueBus生产450伏的电池组,戴姆勒要求我们开发650伏的电池组。其次,为了能够将锂离子电池组替换为LMP电池组,他们要求了特定的尺寸。当然,我们也根据它们的说明书开发了软件特性,使总线和电池之间的通信过程能够正常工作。

两年来,我们一直在一起合作,以实现车型的个性化——包括戴姆勒要求的所有安全标准。这是一个真正的挑战,我们对此非常赞赏。结果是戴姆勒去掉了一个冷却系统,并在eCitaro上安装了第七个电池组,这使他们有可能在一辆客车上达到441 KWh的电池容量。

我们也和戴姆勒公司协调了我们的发展蓝图。我们正在为他们开发新一代的电池。但这要由他们来宣布。

Q:在此背景下,您能告诉我们,你们目前向戴姆勒公司交付了多少固态电池吗?

A:我不能透露这个信息。我能说的是,我们有供货合同,我们会按他们的需要交货。

Q:是否有其他客户或公司有兴趣成为你们的客户?

A:我们已经有了其他客户,也有很多感兴趣的公司。公交行业正在大量转向电动公交车。这不仅适用于欧洲,而且适用于全世界。今年,我们将披露新的客户。

例如,在我们现有的客户中有法国的Actia公司,他们将我们的电池整合到世界各地客户的应用中。例如,澳大利亚制造商Custom Denning,所以,我们开始为澳大利亚的电动客车提供电池了。

还有法国制造商Gaussin,他们已经为新西兰、卡塔尔、象牙海岸等港口行业提供特殊的电动汽车。他们的客户遍布世界各地,也包括亚洲。他们还创建了一个电池交换系统,每12小时更换一次他们车辆的LMP电池组,这样他们就可以用两个电池组每天运行24小时。

我们还与法国的高压网络RTE签订了一份合同,在法国南部开发一个30 MWh的项目,从而成为我们电池的固定应用。我们还为非洲开发了一些固定的应用,白天储存太阳能,晚上提供能源,特别是在那些没有连接电网的村庄。这些不是大项目,但数量众多,所以这也使得我们以MWh的规模交付。

这就是我们目前的客户组合。我们还有一些与欧洲客户的合同已经签订,但还不能透露。我们看到人们对“最后一英里”运送卡车和大型卡车领域的兴趣越来越大。

Q:目前,有很多欧洲的倡议正在进行,为了在电池领域联合力量。你们参加了吗?

A:欧洲显然晚于亚洲国家。中国和韩国在锂离子电池产业的发展上远远领先于欧洲。还有特斯拉,它是美国唯一一家决定通过与松下合作大规模开发锂离子电池的公司。欧洲汽车工业的自主能力依赖于电池生产。

我们正与欧盟委员会直接联系,委员会估计,到2026年,欧洲共同体每年将需要超过400 GWh的电量。因此,他们发起了这些计划,以补贴在欧洲建立超级工厂,并补贴下一代电池技术的发展。

我们确信,我们必须参与欧洲电池生态系统。我们也加大了参与欧洲专业组织和协会的努力。除了与欧盟委员会的联系,我们也是欧洲电池伙伴关系协会(BEPA)执行委员会的一部分,还是充电协会的成员,该协会是处理电池法规的欧洲委员会之一。

然后我们是EBA 250的成员,也就是欧洲电池联盟。当然,我们也参与了2020年启动的新欧洲原材料倡议。最后,我们还是欧洲能源储存协会(EASE)的成员。

因此,我们理解并相信,我们必须改善与欧洲的合作,我们对工业合作持开放态度,以加速电动乘用车固态电池的开发和供应。这是我们所坚信的。

Q:您怎么看待第一架主要由德国和法国推动的欧洲IPCEI,在法国很有名的名字是“airbus de la batterie”?

A:我们认为这个项目的时间安排得相当匆忙。我们更倾向于将自己定位于下一代电池,也就是在“室温”下运行的固态电池,因此也适合乘用车行业。

Q:这就是你们进一步发展你们的技术的下一个目标?

A:是的,我们的目标是让固态电池能够在20度甚至更低的温度下运行。这是我们几年前已经开始的一项新发展。在实验室,我们已经有了在“室温”下运行的电池。我们计划在2026年将这些电池交付给主机厂,达到工业水平。

我们目前正在对电池进行循环测试,看它们是否能在汽车工业中循环超过1000次。在电池寿命方面,汽车比客车或能源存储系统要求低。所以我们想要解决这个市场。我们知道,在这个市场上,我们并不孤单,因此我们愿意为此在欧洲开展合作和伙伴关系。

我们正在参与全球运动,我们认为,由于我们是最有经验的固态电池制造商,我们将成为有能力向市场提供下一代电池的企业之一。如果欧洲工业想在固态技术方面取得成功,我们认为,欧洲一级的合作与发展将是必要的。

关键字:固态电池

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