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固态电池,新能源汽车的颠覆性技术

05/07 09:30
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前段时间,智己汽车与小米的口水战引爆了车圈社交媒体,随之而来的是,人们惊讶的发现智己汽车竟然官宣成为首个搭载“准900V超快充固态电池”的量产车型,CLTC续航将超过1000公里。一时间,固态电池技术又来到了新能源汽车的牌桌上,无独有偶,广汽埃安的高端品牌昊铂,也高调发布了最新的固态电池技术。在前期宣传海报上,昊铂特地注明了“真的要来了”、“全固态”、“100%固态电解质”等等吸睛的标语,甚至说要在2026年量产装车。

那么到底何为固态电池,这项技术是否真能在新能源汽车大火的今天,成为每家必争的颠覆性产品呢?

固态电池的前世今生

在电池技术的演进过程中,液态电解质一直发挥着重要作用。然而,随着对电池性能要求的不断提高,液态电解质逐渐成为制约电池性能进一步提高的瓶颈。

因此,逐步减少对液态电解质的依赖,从混合固液电池逐步演进到完全无液体的全固态电池,成为了电池技术发展的必然趋势。在新能源汽车集聚发展的今天,固态电池的竞争已经成为最为关键的一环。而就在新能源汽车日趋火热的今天,固态电池的消息再一次刷屏成为新能源汽车领域当中当之无愧的“第一热点”。

固态电池是一种新型的电池技术,它使用固态电解质代替传统的液态电解质。这种电池的正极、负极和电解质均为固态,固态电池的原理基于电化学反应,通过电子的流动来产生电流。固态电池的核心特点在于使用固体电极固体电解质替代了传统锂电池中的液态电解质。可以说,固态电池从根本上就有区别于目前新能源汽车上使用的液态电池,因此在使用上厂家也会更加谨慎。

固态电池的优势

既然固态电池的技术难度如此之高,成本又相对昂贵,那么为什么多家厂商前赴后继地想要攻克这一关键性的技术呢?原因就在于固态电池所带来的优势,对于新能源汽车行业是革命性的。

首先,固态电池的核心特点在于使用固体电极和固体电解质替代了传统锂电池中的液态电解质。这一变革不仅提升了电池的安全性,还因为固体电解质不易泄漏、不易燃爆,从而在很大程度上解决了传统锂电池的安全隐患。

其次是充电快,几分钟甚至不到10分钟充满,充电一次轻松跑上千公里!其三是轻松达到上万次充放电,电池衰退慢。

目前的技术难点,在于从电解液从液态变成固态的过程,存在于固态电解质的离子电导率低、固-固界面稳定性差、金属负极以及锂枝晶的生长问题。这些技术问题影响了电池的充放电速度、容量保持率和循环寿命,是实现固态电池商业化的关键障碍。

目前各大厂商推出的固态电池,大多为固态、液态混合电池,或称半固态电池。日本固态电池的研究方向是在硫化物,我国的主要方向在氧化物,代表厂商是清陶能源。但是无论硫化物、氧化物聚合物体系的,还没有哪一家公司做出了比肩液态锂电的性能。目前,半固态选择硅碳作为负极材料。而未来的全固态电池,或将使用锂金属作为负极材料。

成本或成落地最大阻碍

尽管技术难实现,但固态电池最大的短板还不是技术,而是成本。锂金属的成本有多高呢,根据业内人士透露:“固态电池没办法廉价的核心原因是,里面的贵金属用量是液态电池的几倍,价格最低都会是磷酸铁锂的十倍左右。”我们知道,目前新能源赛道可以说是疯狂内卷,内卷的核心便是整车的成本控制。消费者非常在意成本这件事,以前厂家发过调研的。大多数消费者希望不涨价,还提升性能。甚至有的消费者还希望降价,做个朋友。

此外是制造成本,真正的全固态电池制造成本是锂离子电池的4—25倍,制造全固态电池所需的设施成本更是目前锂离子电池的10-20倍。而且制造过程中能耗也很大。在目前,日本松下、日产、丰田在实验室里面测试的固态电池表现非常强势,但量产却要推迟到4~5年之后,因为成本太高,商业化过于困难。

因此,成本是固态电池商业化最大的一道坎。

我们知道,技术创新理想的落地结果是两种:其一,产品成本差不多但产品体验大幅度提升,比如智能手机对功能机的替代就是如此。其二:产品成本差不多,使用成本降低,产品体验局部超越,目前新能源车相对于油车,就是如此,购车成本相差不大,用车成本低,智能化超越,推动了新能源车的销量增长。固态电池虽然是体验进步了,但是购车成本大幅增长,固态电池的成本有多高呢?购买一块固态电池,价格比现在买一辆中高端车可能还要高。

固态电池何时商用?

在海外市场,一些知名企业如丰田、本田、现代、奔驰和三星等已经投入巨资进行全固态电池的研发。其中,丰田和本田已经取得了一些突破性的进展。据报道,丰田计划在2025年开始量产搭载全固态电池的车型,而本田也计划在2030年之前实现这一目标。此外,现代、奔驰和三星等企业也在积极推进全固态电池的研发,并计划在未来几年内推出相关产品。

在国内市场,上汽、蔚来等新能源汽车厂商也在积极布局全固态电池的研发和生产。其中,上汽计划在2024年开始批量生产搭载半固态电池的车型,而蔚来也计划在同一年推出相关产品。此外,长安和广汽等企业也计划在2025至2026年间推出搭载全固态电池的车型。

目前,一些搭载半固态电池的车型已经正式量产下线。例如,搭载82kWh半固态电池包的岚图“追光”已经正式量产下线,这标志着半固态电池技术在新能源汽车领域的应用已经取得了一定的进展。此外,搭载90kWh半固态电池的赛力斯SERES 5纯电版车型也于去年进军欧洲市场,这进一步证明了半固态电池技术在国际市场上的竞争力。

随着越来越多的企业加入全固态电池的研发和生产行列,未来全固态电池的应用前景将更加广阔。在新能源汽车领域,搭载全固态电池的车型将逐步取代传统的液态电解质电池车型,成为未来的主流选择。

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