固态电池是未来的风口吗

作者:兰洋科技    浏览量:3864    时间:2023年09月02日    标签: 新能源汽车 固态电池 储能电池

如今新能源汽车已经逐渐成为了汽车市场的主流,消费者除了关注产品的智能化、续航里程、产品力等方面之外,最关注的还是新能源汽车的动力电池,毕竟动力电池就是新能源汽车的“心脏”,动力电池越好,续航里程越长,安全性能也会越好,以至于让各大厂家投入大量资金研发电池,尤其是固态、半固态电池方面的技术。

什么是固态电池?

与如今普遍使用的锂离子电池和锂离子聚合物电池不同,半固态电池、固态电池则是使用固体电极或者固体电解质的电池。那区分这几种电池,以及它们的性能如何呢?

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简单点来讲,现在车企用的锂电池,例如三元锂电池、磷酸铁锂电池,还有干电池等等,因为电池中含有电解液,所以从结构上分类为液态电池。

值得一提的是,液态电池中的电解液会腐蚀电池,用久之后,电极会发生电镀反应,正极材料会越来越脆弱,正极电镀充放电过程还会导致电解液污染变得浑浊,从而导致电池寿命性能的衰退。

半固态电池就是将现在的锂电池中的部分电解液全部替换成固体材料,随着电池中电解液减少,性能方面有了非常明显的提升,安全性也会得到很大幅度的提升。从实际上严格划分的话,半固态电池还是属于液态电池。

不过,半固态电池的成本非常低,仅为现在液态电池的三分之一,并且还能让电动车充电一次的行驶里程加倍,性能要比纯液态电池好很多。

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(素材源于网络)

当然了,半固态电池成本低只是理论上的结果,实际上电池的原材料、研发成本等都不便宜,使得目前市场上的半固态电池的价格一直居高不下。

固态电池的内部没有液态电解液,是使用固态电极和固态电解液组成,具有功率密度较低、能量密度高、体积小、柔性化、安全性能更高的优势。由于固体电池没有液态电解质,就避免了易燃易爆、易挥发、电解液导致短路等情况,就算是遇到针刺穿了电解质的隔离膜,也不会像液态电池一样发生自燃现象。

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(素材源于网络)

具有安全性能更强、体积小、成本较低、能量密度提升等优势,让固态电池成为了全球范围内电池厂商和车企大力研发的目标,同时也让固态电池成为了市场的新风向标。

虽说固态电池拥有诸多优势,市场前景非常好,但是由于固态电池技术和工艺等种种问题,让固态电池的发展仍处在起步阶段。

山中有“拦路虎”

目前,有四大难题阻挡了固态电池发展的脚步,其一是缺乏高效的电解质材料,固态电解质是固态电池的主要材料之一,虽然在固体锂离子导体的单一指标上有所突破,但是综合性能未达到大规模储能需求,这是目前固态电池的固体电解质性能短板。

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其二是固体电解质和电极的界面处理,可能大家不知道固态电池的固体电解质中锂离子传输阻抗很大,与电极接触的刚性界面接触面积小,导致在充放电过程中电解质体积的变化容易破坏界面的稳定性。另外,还有电极内部等因素会影响到固态电池的性能。

其三是使用周期不稳定,由于固态电池在使用过程中让其内部结构和界面随着使用的时间而发生退化,影响到了固态电池的综合性能,让电池的寿命长短充满了不确定因素。

其四是固态电池的原材料成本问题,其中使用的锂硫化物的价格比较贵,是目前液态电池中碳酸锂材料的五到十倍左右,并且固态电池比较“金贵”,对生产环境和原材料纯度要求极高,这就让厂家对前期的投资比较“肉疼”。

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值得一提的是,今年电池上游原材料一直在涨价,让各个厂家和车企苦不堪言,在此环境下,只有资金雄厚的厂家才舍得下血本研究,就算能量产出来,也是豪华车型才能搭载如此昂贵的固态电池。

所以各个厂家和车企想要让固态电池发挥进去高速阶段,就必须先解决这四个难题,将这些拦路虎解决了,固态电池才能慢慢加速。

言普及还尚早

尽管面对着诸多“拦路虎”,但是各大厂家和车企都没有放弃对固态电池的研发。因此,各大厂家和车企在选择上出现了差异,有的企业选择半固态电池,有的企业选择固态电池,家大业大的企业就两个都要,目前它们分别在半固态电池和固态电池取得了一些成绩。

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去年蔚来在NIO day上宣布旗下ET7车型将在2022年第四季度采用150kWh的半固态电池包。只是目前距离2022年结束还有十几天而已了,蔚来汽车那边还没有ET7半固态电池版本车型的确切消息。

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不过与蔚来合作的卫蓝新能源宣布“车规级固态动力电芯”正式下线,那就意味着蔚来ET7半固态电池版本车型离量产不远了。但是蔚来ET7半固态电池版本车型今年是不可能实现预约、交付了,估计还要等1-3年才能实现。

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这边蔚来还在规划半固态电池的路线,而国轩高科已经宣布旗下半固态电池预计2022年底实现装车,2023年批量交付,新电池单体能量密度达360Wh/kg,配套车型的电池包电量达160KWh,续航里程超过1000公里。有消息称,高合HiPhi X有可能率先搭载国轩高科的半固态电池新产品。

当然了,作为电池起家的比亚迪汽车,早在2016年就开始投入研发固态电池。据多方面消息称,比亚迪的固态电池在使用硅基材料作为固态电池负极时,能量密度预计能达到400Wh/kg,是目前刀片电池的能量密度的两倍多(180Wh/kg),这就意味着其固态电池的综合性能更强,能给予纯电动汽车更长的续航里程。坊间有消息称,首款搭载比亚迪固态电池的车型,可能是其旗下豪华品牌仰望的新车型。

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自主品牌“老大哥”东风汽车也表示,如今正在研发的第二代固态电池,预计将在2024年上半年可实现量产搭载,届时整车续航里程可达1000公里以上。值得一提的是,东风汽车是最早入局固态电池的自主品牌车企,此前就推出配备固态电池的东风E70,成为了国内首款获得免税许可的固态乘用车。这么看来,东风汽车在固态电池领域的技术就不言而喻了吧!

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(素材源于网络)

除了自主品牌之外,海外的丰田、本田、日产、通用等车企在此前也陆续宣布了对半固态电池、固态电池的战略规划,并给出了具体的时间节点。各个车企和电池厂家都在争分夺秒地实现量产固态电池,提升纯电动汽车的续航里程,降低补能时间,想要在未来占据更多的市场份额。

但是大家发现没有,就目前而言,无论是半固态电池,还是固态电池,都是高端车型配备,就连“价格屠夫”比亚迪都选择仰望旗下新产品做首发。

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毕竟半固态、固态电池的成本摆在那里,目前只能局限于高端车型,这说明车企和电池厂家能量产半固态、固态电池不是问题,要降低成本,将电池的价格打下来才是硬道理,现在说半固态、固态电池能实现大规划量产还尚早。

总结

半固态、固态电池是未来的风口吗?答案是毫无疑问的,那肯定是未来的风口,毕竟该类型电池具备安全性能好、体积小、成本较低、能量密度提升等优势,能够让纯电动汽车续航里程实现1000km,甚至是超过这个数据,这无疑是电池技术的革新。但是,由于该类电池的成本问题,导致目前只限制于配置在高端车型上,想要实现普及,只有将半固体、固态电池的的价格打下来才行。

总的来说,半固态、固态电池固然是未来的风口,只要将山中“拦路虎”解决了,才能真正起飞。

本文标题:固态电池是未来的风口吗

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