固态电池:是“救命稻草”仍是“本钱噱头”?
从1881年全球第一台搭载铅酸电池的电动轿车诞生,再到2008年特斯拉将锂离子电池装载到Roadster跑车上,再到蔚来ET7搭载的半固态电池,电动轿车现已有超越100年的前史,可是电池技能的瓶颈仍然存在。
想要让新动力车替代燃油车,一定是动力电池的改造,特别是最近固态电池开展迅速,充电3分钟,续航500km,听起来神乎其神,但吹了这么多年仍然没有完结大面积量产,所以这次咱们就来聊聊再次被热炒的固态电池多久能够落地,它到底是电池职业的“救命稻草”仍是本钱家用来圈钱的“噱头”。
在正式开端前仍是给咱们简略科普一下固态电池的结构,它与传统液态锂离子电池有什么不同。
首要,电池首要由正极、负极和电解质组成,电芯就像是一块三明治,上下两层面包分别是正负南北极,中心的肉、蔬菜,以及那层芝士,就能够看作是电解质。
液态锂离子电池的运用十分广泛,除了市面上大部分电动轿车外,比方咱们用的手机、电脑、电动车中的锂电池也都是用液态电解质。
了解固态电池其实也很简略,正是将液态电解质换成了固态,别看仅仅状况的不同,实践导致电池的功能会产生很大改变。
固态电池的“两面性”
从大方面讲,固态电池首要能处理两个问题,续航路程和电池安全,在电动轿车电池市场潜力巨大,这也是各大电池厂商、车企纷繁试水固态电池,深受本钱喜爱的原因地点。
现在锂离子电池的负极部分根本都是石墨,能量密度极限约为280Wh/kg,即使向负极引进硅基合金,也很难打破400Wh/kg的密度上限。
而运用固态电池后并不是说让能量密度进步了,而是让电池更安全了,这样才干更猖狂的运用更大能量的正负极,比方负极资料能够直接运用金属锂,然后进步整个电芯的能量密度。
另外在安全性方面也相同有优势,比较液态电解质在充放电过程中,固态电解质更简单按捺构成的锂枝晶现象,大大降低了电池的运用危险。
或许有小伙伴会猎奇为什么之前宣扬的锂金属固态电池,乃至半固态电池都没有完结量产呢?任何事物都是有双面性的,有长处必定有缺陷的存在。固态电池也不是全能的,它相同存在对应的缺陷。
首要,第一个缺陷便是高阻抗,固态电解质导锂能力差,锂离子导电率低,固体和固体的触摸性也差,导致离子内部传输的功率堪忧,俗称便是充电速度慢。
其次是因为固态电池产值少,锂金属附件更贵,导致当时的制作本钱较高,加之研制出好的电解质,许多资料或许都是全新的,不过好在我国市场潜力巨大,将来跟着技能益发老练,本钱降下去也不是没有这个或许。
固态电池间隔上车还需求多久?
放眼全球规模,其实早在2011年12月,法国博洛雷公司就现已将搭载固态电池的车辆投进上路,出产的以30KW/h固态聚合物电池,加双电层电容器为动力系统的电动车,驶入同享轿车市场,这也是世界上首例以商业化量产的固态电池。
作为全球轿车大厂,丰田在固态电池范畴相同有许多研究成果,依据丰田发布的信息,它们所做硫化物全固态电池仍然在研制阶段,能量密度是现在锂离子电池的2-3倍,计划在2025年投入市场后进步到450Wh/kg。
丰田现在已具有固态电池相关专利1000多项,尽管在电动车范畴丰田没有推出什么重磅车型,但在混合动力、燃料等电动车根底研制范畴,丰田总是能抢到先机。
而德国三大轿车集团也都处于齐头并进的状况。
群众集团在2018年向固态电池硅谷创业公司QuantumScape注资1亿美元,成为最大股东。2020年追加两亿美元,并在2021年宣告会在2025年运用固态电池。
梅赛德斯-奔跑也于上一年和固态电池创业公司Factorial Energy到达战略协议,从2022年开端测验电池原型,未来五年内量产上路。
一同,梅赛德斯-奔跑还与台湾固态电池企业辉能科技(ProLogium)签署了共同开发下一代电池的技能合作协议,出资金额达数百万欧元,能看出大厂更倾向多点开花,一同押注的成功率更高。
宝马集团在2021年向美国科罗拉多州的固态电池创业公司Solid Power出资1.3亿美元,本年开端进行固态电池原型车的测验与集成,2025年前推出原型车,2030年前量产。一同向这家公司出资的还有福特轿车集团。
因为霸占固态电池技能与完结商业化较为困难,大部分企业都将方针放在2025年后,而像国产电池巨子宁德年代愈加保存,他们的固态电池最早也要比及2030年才会面向市场。
不过,最近也有一些轿车制作商发布并装车了所谓的固态电池,但大多数仍是蹭热度并非完全的固态电池。
其间声量最大的是蔚来ET7,李斌在NIO Day上高调宣告的150kW/h的固态电池组实质便是半固态,蔚来官方称为“氧化物固液混合电池”,浅显来讲便是一侧的电极选用了固态电解质,另一侧仍选用液态电解质的方法。
当然,固液混合虽完结量产,但并没有处理液态锂电池的原有缺陷,便是锂枝晶的不稳定性,而固态电池电芯内不含电解液,完全杜绝了漏液引发的各种安全问题,这也是全固态电池的优势之一。
假如将蔚来的半固态电池拆开来看,这块电池的中心仍是进步正极资料容量和包覆工艺,从“超高镍”和纳米级包覆下手,尽管不是真实的固态电池,但360Wh/kg的电池能量密度的确也称得上“职业抢先”,所以这台2022年末交给的ET7仍是很让人等候的。
除了蔚来,长城自家的蜂巢动力此前也发布过其研制的固态电池,声称单体能量密度可到达350-500Wh/kg,估计2025年搭载该电池的车型能够完结量产。
全文总结:
能够回想一下,当年液态锂电池走入百姓家用了多长时刻,相同,固态电池也需求绵长的开展时刻,尽管厂家没有清晰表达,但蔚来ET5上搭载的便是半固态电池。即使到了2025年的时分,大厂们量产的固态电池仍是处于第一代技能,想要真实发挥出最大价值并全面铺开,恐怕还要等候10-15年的时刻。
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