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踢车帮 2021-12-04

全固态电池离我们还有多远?

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导读

全固态电池是怎样一种新概念呢?该研究与应用领域当前又处于何种情况呢?本期电闻就让我们来一探究竟。

11 月 29 日,日产汽车公布了 2030 年远景计划,将在未来五年内投资 2 万亿日元,加速完成品牌产品的电气化等。计划中还有一项值得关注的信息:日产汽车计划在 2028 年推出搭载全固态电池的电动汽车,每千瓦时成本将降至 75 美元。

先来简单说明一下一般电池的工作原理:根据高中化学知识,电池内部的正 / 负电极和电解液自发进行着氧化还原反应,离子与电子的定向流动产生电能。电解液作为中间介质,在功率方面虽具有一定优势,但从能量密度层面考虑表现并不令人满意。

固态电池则与现今普遍使用的锂离子电池和锂离子聚合物电池不同,它在固体电极的基础上,使用了锂、钠制成的玻璃化合物为固态电解质。而这样的全固态电池目前拥有几乎 2 倍于锂离子电池的能量密度,该优势其实在十年前就有过显露。丰田在 2010 年就已经推出国续航超过 1000 公里的固态电池;QuantumScape 与 Sakti3 也是该领域早年的先驱者。只不过当时这项技术可能还只停留在实验室阶段。

经过了近十年的发展,固态电池目前大致分化为两大类:混合固液电解质电池(半固态电池)和全固态电池。半固态电池则是众多电池企业与车企在探索后确定的过渡形式。

目前固态电池电解质的四种主流技术线路中,氧化物电解质柔韧性较差,会导致边界阻抗增加继而影响充放电;聚合物电解质导电率较低,难以在常温下正常发挥性能;硫化物电解质对密封性的要求极高,暴露于空气中后易产生具有毒性的硫化氢,且原材料获取困难、成本高昂;薄膜电解质现有的制造工艺效率过低,继而导致成本过高。

由于短期内攻克全固态电池技术与完成商业化较为困难,大部分相关企业都将全固态电池的商业化量产化规划在 2024 年之后,转而在空窗期选择选择半固态电池。

今年年初的 NIO Day,蔚来宣布将为 ET7 车型在 2022 年底装载 150kWh 的半固态电池包,其续航里程也将超过 1000 公里。目前在半固态电池领域声量最大的要属卫蓝新能源了,该企业是中国科学物理研究所固态电池技术的唯一产业化平台,创始人之一更是率先在中国国内研制出锂离子电池并实现锂离子电池产业化的中国工程院院士陈立泉。

而以比亚迪为首的一些公司也将宝全部押在了全固态电池上。本周曙光到来,亚洲一家电池企业 Saturnose 公开了其增强型铝离子电池的独立测试结果,并计划明年推出一种固态可充电铝离子电池。如果过程顺利,这将会是世界上首款商业级的铝离子固态电池,该电池能量密度将超过每升 1500 瓦时,并具有 600 瓦时 / 公斤的高能量比。

该公司还表示,相应的固态铝离子 15 千瓦电池组将最多可提供 1200 公里的电动续航里程;并可至少进行 2 万次的充放电循环,是目前寿命最长的锂离子电池模组的 4 倍;实际装车之后,可在电动汽车上使用 15 年;将其应用在非车辆领域的寿命周期则更是达到了 18-20 年。

最终回到标题提到的问题:全固态电池离我们还有多远?毫无疑问,在当前锂离子电池的性能已经逼近极限之时,全固态电池无疑会逐渐成为未来或者是接下来十年左右的动力电池大趋势之一。随着日产抢先一步公布全固态电池电动车落地时间,以目前车企对电池资源的争抢程度,我们有理由相信其他车企将会以此为基准线抢滩登陆。

撰文丨张啸宇

版式丨老贾

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