前段時間,智己汽車與小米的口水戰引爆了車圈社交媒體,隨之而來的是,人們驚訝的發現智己汽車竟然官宣成為首個搭載“準900V超快充固態電池”的量產車型,CLTC續航將超過1000公里。一時間,固態電池技術又來到了新能源汽車的牌桌上,無獨有偶,廣汽埃安的高端品牌昊鉑,也高調發布了最新的固態電池技術。在前期宣傳海報上,昊鉑特地注明了“真的要來了”、“全固態”、“100%固態電解質”等等吸睛的標語,甚至說要在2026年量產裝車。
那么到底何為固態電池,這項技術是否真能在新能源汽車大火的今天,成為每家必爭的顛覆性產品呢?
固態電池的前世今生
在電池技術的演進過程中,液態電解質一直發揮著重要作用。然而,隨著對電池性能要求的不斷提高,液態電解質逐漸成為制約電池性能進一步提高的瓶頸。
因此,逐步減少對液態電解質的依賴,從混合固液電池逐步演進到完全無液體的全固態電池,成為了電池技術發展的必然趨勢。在新能源汽車集聚發展的今天,固態電池的競爭已經成為最為關鍵的一環。而就在新能源汽車日趨火熱的今天,固態電池的消息再一次刷屏成為新能源汽車領域當中當之無愧的“第一熱點”。
固態電池是一種新型的電池技術,它使用固態電解質代替傳統的液態電解質。這種電池的正極、負極和電解質均為固態,固態電池的原理基于電化學反應,通過電子的流動來產生電流。固態電池的核心特點在于使用固體電極和固體電解質替代了傳統鋰電池中的液態電解質。可以說,固態電池從根本上就有區別于目前新能源汽車上使用的液態電池,因此在使用上廠家也會更加謹慎。
固態電池的優勢
既然固態電池的技術難度如此之高,成本又相對昂貴,那么為什么多家廠商前赴后繼地想要攻克這一關鍵性的技術呢?原因就在于固態電池所帶來的優勢,對于新能源汽車行業是革命性的。
首先,固態電池的核心特點在于使用固體電極和固體電解質替代了傳統鋰電池中的液態電解質。這一變革不僅提升了電池的安全性,還因為固體電解質不易泄漏、不易燃爆,從而在很大程度上解決了傳統鋰電池的安全隱患。
其次是充電快,幾分鐘甚至不到10分鐘充滿,充電一次輕松跑上千公里!其三是輕松達到上萬次充放電,電池衰退慢。
目前的技術難點,在于從電解液從液態變成固態的過程,存在于固態電解質的離子電導率低、固-固界面穩定性差、金屬負極以及鋰枝晶的生長問題。這些技術問題影響了電池的充放電速度、容量保持率和循環壽命,是實現固態電池商業化的關鍵障礙。
目前各大廠商推出的固態電池,大多為固態、液態混合電池,或稱半固態電池。日本固態電池的研究方向是在硫化物,我國的主要方向在氧化物,代表廠商是清陶能源。但是無論硫化物、氧化物聚合物體系的,還沒有哪一家公司做出了比肩液態鋰電的性能。目前,半固態選擇硅碳作為負極材料。而未來的全固態電池,或將使用鋰金屬作為負極材料。
成本或成落地最大阻礙
盡管技術難實現,但固態電池最大的短板還不是技術,而是成本。鋰金屬的成本有多高呢,根據業內人士透露:“固態電池沒辦法廉價的核心原因是,里面的貴金屬用量是液態電池的幾倍,價格最低都會是磷酸鐵鋰的十倍左右。”我們知道,目前新能源賽道可以說是瘋狂內卷,內卷的核心便是整車的成本控制。消費者非常在意成本這件事,以前廠家發過調研的。大多數消費者希望不漲價,還提升性能。甚至有的消費者還希望降價,做個朋友。
此外是制造成本,真正的全固態電池制造成本是鋰離子電池的4—25倍,制造全固態電池所需的設施成本更是目前鋰離子電池的10-20倍。而且制造過程中能耗也很大。在目前,日本松下、日產、豐田在實驗室里面測試的固態電池表現非常強勢,但量產卻要推遲到4~5年之后,因為成本太高,商業化過于困難。
因此,成本是固態電池商業化最大的一道坎。
我們知道,技術創新理想的落地結果是兩種:其一,產品成本差不多但產品體驗大幅度提升,比如智能手機對功能機的替代就是如此。其二:產品成本差不多,使用成本降低,產品體驗局部超越,目前新能源車相對于油車,就是如此,購車成本相差不大,用車成本低,智能化超越,推動了新能源車的銷量增長。固態電池雖然是體驗進步了,但是購車成本大幅增長,固態電池的成本有多高呢?購買一塊固態電池,價格比現在買一輛中高端車可能還要高。
固態電池何時商用?
在海外市場,一些知名企業如豐田、本田、現代、奔馳和三星等已經投入巨資進行全固態電池的研發。其中,豐田和本田已經取得了一些突破性的進展。據報道,豐田計劃在2025年開始量產搭載全固態電池的車型,而本田也計劃在2030年之前實現這一目標。此外,現代、奔馳和三星等企業也在積極推進全固態電池的研發,并計劃在未來幾年內推出相關產品。
在國內市場,上汽、蔚來等新能源汽車廠商也在積極布局全固態電池的研發和生產。其中,上汽計劃在2024年開始批量生產搭載半固態電池的車型,而蔚來也計劃在同一年推出相關產品。此外,長安和廣汽等企業也計劃在2025至2026年間推出搭載全固態電池的車型。
目前,一些搭載半固態電池的車型已經正式量產下線。例如,搭載82kWh半固態電池包的嵐圖“追光”已經正式量產下線,這標志著半固態電池技術在新能源汽車領域的應用已經取得了一定的進展。此外,搭載90kWh半固態電池的賽力斯SERES 5純電版車型也于去年進軍歐洲市場,這進一步證明了半固態電池技術在國際市場上的競爭力。
隨著越來越多的企業加入全固態電池的研發和生產行列,未來全固態電池的應用前景將更加廣闊。在新能源汽車領域,搭載全固態電池的車型將逐步取代傳統的液態電解質電池車型,成為未來的主流選擇。
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