热点话题 固态电池:寻求新能源汽车的突破

中汽协最新数据显示,2022 年,我国新能源汽车持续爆发式增长,产销分别完成 705.8 万辆和 688.7 万辆,同比分别增长 96.9% 和 93.4%,市场占有率达到 25.6%。而随之而来的是许多质疑的声音,主要集中在三个方面:续航能力差、充电难以及安全性问题。解决这些问题方能突破新能源汽车现有困境,各国和各新能源车企都不约而同提出了新的发展方向——固态电池。

固态电池是一种电池科技,其充放电原理上其实与液态锂电池一致,只不过电解质从液体变成了固体。现阶段以固态电池作为宣传点的新能源汽车如蔚来ET7、东风E70,搭载的均为半固态电池。业内普遍认为,未来固态电池技术会逐步转化,液态电解质含量逐步下降,最终实现全固态电池的商业化。

一是固态电池能大大降低新能源汽车的自燃概率。许多人犹豫甚至畏惧购买新能源车,主要原因就是新闻报道中呈现了越来越多的自燃事件。新能源车的自燃说到底其实是由液态锂电池的特性决定的。液态锂电池在充电时,液态电解质有一定概率会形成冰棱状的锂枝晶,刺破隔膜导致短路,引发自燃现象。而固态锂电池由于其电解质呈固态,即避免了锂枝晶的形成,因此短路热失控的概率就会低很多,即自燃概率大大降低。

二是固态电池能大大延长新能源汽车的续航里程。由于固态电池没有液体电解质和隔膜的存在,可供储能空间更大,因此能量密度(电池平均单位质量能释放出的电能)显著高于传统锂电池,目前已经达到传统液态锂电池的1.6倍,预计未来还能进一步提升。同时,没有隔膜和液态电解质的固态电池,在相同电池容量的情况下,体积和质量也更小。更高能量密度加上更小的系统质量,表现在使用过程中,即续航里程大大提高,如蔚来推出的搭载半固态电池的ET7,官网页面显示使用后最高续航里程可超1000公里,远远超过现有搭载液态锂电池的新能源汽车。

但既然固态电池这么好,为什么大部分厂商例如特斯拉、比亚迪还在坚持现有的液态锂电池呢?

因为固态电池的规模化量产还需要一定时间。一方面,固态电池尚有技术难点有待突破,比如固态电解质的离子电导率远低于液态电解质,导致现阶段固态电池的充放电循环次数较少、快充性能较差,电池寿命短且充电速度较慢;另一方面,相较于产业链成熟、成本低廉的液态锂电池,固态电池的产业链仍不够完善,无法形成规模效应降低成本,高昂的成本制约着固态电池的商业化。

但我们必须要认识到,动力电池是一辆新能源汽车的核心部件,占到了整车成本的40%,动力电池技术决定了新能源车企的核心竞争力。因此,由于固态电池极大的理论优势,其商业化发展成为了各国以及各车企的“兵家必争之地”。我国新能源汽车产业发展规划中提出的“三纵三横”中,就提出要实施电池技术突破行动,加快固态动力电池技术研发及产业化。日本政府也非常重视固态电池的发展,日本经济产业省和日本新能源产业技术开发机构组织了23家汽车、电池和材料企业以及15家学术机构共同研发固态电池,如今在固态电池相关专利上处于世界第一。

同时,许多车企也开始了固态电池方面的“装备竞赛”,如蔚来、东风、岚图等均已推出搭载固态电池的车型。车企对半固态电池的积极性,使得上游的动力电池厂商也卯足劲加快研发进度,国轩高科孚能科技等公司已基本完成半固态电池的批量生产。根据各家企业公开的量产时间表,大多数企业预计2025年前可以实现半固态电池生产线的投产起量。而全固态电池,根据宁德时代、本田等企业的预测,需要到2030年左右才可能完成车上应用。

也许在不远的将来,我们就能看到固态电池真正走进寻常百姓家,为新能源汽车的全新发展添砖加瓦,让我们拭目以待。

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