固态电池兴起,中国还能领先吗?
作者 秦翔昊
发表于 2024年2月
圖/视觉中国

一年一度的春运大潮下,堵车、充电排队时间长,成为所有开纯电动汽车返乡人的煎熬。

如何让纯电动汽车可以跑上1000多公里,如何让纯电动汽车可以在城际出行中提供最大便利性成为所有消费者的殷切需求。当液态电池逼近化学体系的最高阈值时,固态电池成为所有车企和电池企业的关注点,其中全固态电池被认为是可能颠覆电动汽车产业的新电池技术。

全固态电池是所有部件均为固态物质的电池,尤其是现在使用的液态电解质要替换为固态电解质。

中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高在“中国全固态电池产学研协同创新平台”(以下简称CASIP)的揭牌仪式上对《财经》表示,全固态电池是下一代电池首选方案之一,日、韩、美、欧都在大力研究,是下一代电池技术竞争的关键制高点。

因此,如何打赢下一场电动化之战,如何让消费者更愿意接受纯电动汽车,这是中国学界和产业界的新命题。

全固态电池有哪些好处

根据2024年汽车之家和新浪汽车发布的《新能源汽车用户用车焦虑洞察报告》显示,消费者在购买新能源车时最主要的三个考虑点包括电池未来更换成本高、续航里程不足以及安全性能差。

具体到续航方面的担忧,新能源车主最关注的是在高、低温条件下的能耗增加,这一点的占比最高,达到36%。此外,对于未来续航的衰减也有较大的担忧。

除此之外,充电相关的问题也引起了车主广泛关注,例如充电排队等候时间长、快充时间长以及公共充电桩的适配问题等。

安全性能方面,用户最担心的是电池安全问题,特别是担心因碰撞或高温环境导致的电池起火问题,这方面的担忧占比分别高达81%和67%。而受客观规律的限制,现阶段的动力电池,即便再安全,在极端条件下都有可能燃烧起火。

而全固态电池拥有的“高能量密度”

“高安全性”和“高充电速度”似乎是解决电动车车主各种焦虑的终极答案。

东风汽车集团有限公司研发总院副院长史建鹏在“中国全固态电池产学研协同创新平台”成立大会上表示,“电池的发展应该是30年一个迭代。”

欧阳明高也认为“我们到了新一轮的材料创新周期,这个周期是2030年左右”。如此估计,全固态电池的商用在六年后就要到来了。

当下新能源车动力电池在外形上看上去是固体,但是电池内部充满了液态的电解质,在这类电池中,正极和负极材料通过一种液态的电解质导通锂离子传输,而电解质通常是一种含有锂盐的有机溶剂。

以锂电池为例,当电池充电时,正极释放锂离子,这些锂离子通过电解液移动到负极并嵌入其中。放电时,过程逆转,锂离子从负极释放并移动回正极。目前广泛装车的动力电池以锂电池为主。

锂电池的关键优势在于其较高的能量密度和成熟的制造工艺。然而,液态电解质的缺点是有潜在的安全风险,如泄漏、过热甚至起火。

锂电池本身的充放电也会在电池内部生成锂枝晶,经过多次充放电逐渐生长的锂枝晶有可能会戳破电池的隔膜,直接连接电池正负极,造成电池短路,并起火爆炸。尽管化学性质较稳定的磷酸铁锂电池(LiFePO4)与三元锂电池相比有着更高的安全性,但牺牲了一定的能量密度。

本文刊登于《财经》2024年5期
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