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新能源汽車風(fēng)向大變,國(guó)產(chǎn)固態(tài)電池開(kāi)始量產(chǎn),續(xù)航超過(guò)1000公里|今日熱搜

2023-05-27 08:37:54    來(lái)源:搜狐汽車

不知不覺(jué)中,新能源汽車領(lǐng)域風(fēng)向大變,多家車企陸續(xù)宣布在固態(tài)電池領(lǐng)域有了新的突破,續(xù)航超過(guò)1000公里將成為常態(tài),固態(tài)電池或是“壓倒燃油車的最后一根稻草”。


(資料圖片)

在電動(dòng)化的今天,動(dòng)力電池的重要性不言而喻,一輛新能源車的綜合性能到底怎么樣,很大程度上取決于它所搭載的動(dòng)力電池,可以說(shuō)“得電池者得市場(chǎng)”。

然而目前階段,以三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池為主的液態(tài)鋰電池,受到電解液和材料本身上限的限制,其電池能量密度很難突破300Wh/kg,材料化學(xué)活性不夠穩(wěn)定,在安全性、續(xù)航等方面一直以來(lái)都是車企的一大痛點(diǎn)。

為了解決鋰電池的這些問(wèn)題,各家車企都將目光轉(zhuǎn)向了半固態(tài)、全固態(tài)、鈉離子等電池領(lǐng)域,固態(tài)電池可以解決目前鋰電池存在的很多痛點(diǎn),它在能量密度、電池正負(fù)極材料穩(wěn)定性、循環(huán)壽命、充電時(shí)間等多方面的性能都高于鋰電池。

首先,安全性較好,從電池材料結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō),它采用的是固態(tài)電解質(zhì),而不是鋰電池的液態(tài)電解質(zhì),因此,針對(duì)電池冷卻、安全防護(hù)、空間結(jié)構(gòu)等方面的要求也就大幅降低。

現(xiàn)在的液態(tài)鋰電池,在不斷充放電的過(guò)程中,鋰離子從正極向負(fù)極移動(dòng),最后在還原時(shí)會(huì)因?yàn)閮?nèi)部的化學(xué)反應(yīng)、物理反應(yīng)等形成金屬狀的鋰枝晶。

當(dāng)鋰枝晶堆積越來(lái)越多,很容易刺破隔膜,引起電池短路、溫度驟升等安全問(wèn)題,而固態(tài)電解質(zhì)本身化學(xué)屬性較為穩(wěn)定,可以有效抑制鋰枝晶的產(chǎn)生,不易短路,對(duì)溫度不敏感,在零下50℃至200℃溫度下依然保持放電功率。

在擠壓、碰撞、過(guò)充、過(guò)放等極端環(huán)境下依然可以保持較高的穩(wěn)定性,因此,安全性方面遠(yuǎn)超三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池。

其次,固態(tài)電池的能量密度較高,現(xiàn)在的鋰電池,經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)升級(jí),以寧德時(shí)代的麒麟電池為例,其能量密度達(dá)到了255Wh/kg,這幾乎是鋰電池的“天花板”,但由于電池的負(fù)極受到石墨屬性的限制,想要突破300Wh/kg以上更是難上加難。

而固態(tài)電池,它可以使用金屬鋰作為負(fù)極材料,可以有效提升電池的能量密度,普遍可達(dá)到400-500Wh/kg,這幾乎是目前鋰電池的2倍以上,也就意味著續(xù)航也將翻倍。

固態(tài)電池循環(huán)壽命較長(zhǎng),它克服了充放電過(guò)程中形成的鋰枝晶現(xiàn)象,從而大幅提升了電池的使用壽命,據(jù)目前已測(cè)試出來(lái)的循環(huán)次數(shù)至少都在20000次以上,也有車企宣稱循環(huán)壽命可達(dá)45000次以上。

雖然固態(tài)電池的優(yōu)勢(shì)很明顯,但仍然存在痛點(diǎn),缺乏高效電解質(zhì)材料體系,由于固態(tài)電池正負(fù)極之間是以“固體界面”形式接觸傳導(dǎo),接觸面積小、接觸緊密性偏差,電導(dǎo)率不如液態(tài)電解質(zhì),固體電解質(zhì)自身界面抗阻大,一定程度上會(huì)影響電池最終的充放電性能。

在動(dòng)力電池這場(chǎng)競(jìng)備賽中,車企都卯足了勁,其中歐、美、日反應(yīng)較為迅速,在技術(shù)路線上也與大部分國(guó)產(chǎn)車企有截然不同的選擇,日韓主要研發(fā)方向是硫化物,大部分國(guó)產(chǎn)車企則選擇氧化物,歐美則以聚合物為主。

這就有點(diǎn)像鋰電池的發(fā)展路線,比亞迪選擇磷酸鐵鋰電池,特斯拉、寧德時(shí)代則主要以三元鋰電池為主,面對(duì)全新的領(lǐng)域,都在不斷摸索,不過(guò)日本與我國(guó)針對(duì)固態(tài)電池的研發(fā)態(tài)度卻不一樣。

日本主張全面研發(fā)全固態(tài)電池,而國(guó)內(nèi)大多數(shù)車企則認(rèn)為,全固態(tài)電池還有很多難題需要解決,短時(shí)間內(nèi)甚至無(wú)法克服,同時(shí)還要考慮市場(chǎng)導(dǎo)向,這一點(diǎn)從國(guó)外多家車企宣稱的研發(fā)進(jìn)程可以看出來(lái)。

德國(guó)寶馬此前宣稱固態(tài)電池取得突破性進(jìn)展,預(yù)計(jì)2028年可實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),而日產(chǎn)、豐田、大眾等車企的計(jì)劃普遍也都在2025年-2030年這個(gè)時(shí)間段有望實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),從研發(fā)成功到性能測(cè)試、裝車測(cè)試,再到市場(chǎng),這里面還有很長(zhǎng)的路要走。

為此,很多國(guó)產(chǎn)車企把目光轉(zhuǎn)向半固態(tài)電池,就像從燃油車過(guò)渡到混動(dòng)車,最后再到純電動(dòng)車,技術(shù)難度、成本等都有所降低。

畢竟半固態(tài)電池作為一種“過(guò)渡性”技術(shù),短期內(nèi)其優(yōu)勢(shì)大于全固態(tài)電池,進(jìn)入2023年,多家國(guó)產(chǎn)車企宣布半固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn),比如蔚來(lái)在發(fā)布會(huì)上宣布7月份計(jì)劃交付搭載150kwh固態(tài)電池的ES6車型。

其半固態(tài)電池的能量密度達(dá)到360Wh/kg,官方標(biāo)稱續(xù)航將達(dá)到930千米,最遠(yuǎn)續(xù)航可超過(guò)1000千米。半固態(tài)電池的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)很明顯了,但與全固態(tài)電池依然有著明顯的差距。

在固態(tài)電池這條路上,我們大部分國(guó)產(chǎn)車企選擇了更務(wù)實(shí)的做法,優(yōu)先發(fā)展半固態(tài)電池,從短期來(lái)看,這確實(shí)是不錯(cuò)的選擇,但一旦國(guó)外率先研發(fā)出全固態(tài)電池,或許將在新能源汽車領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)“彎道超車”,國(guó)產(chǎn)車企還是要有危機(jī)感!

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