各位見過對電池針刺、火燒,甚至槍擊的,但一定沒見過切了一個角,還能正常充放電的。
上面這個,就是奇瑞正在研發(fā)固態(tài)電池,而奇瑞官方稱,這個電池將會在2026年裝車,純電續(xù)航里程有望突破1500km。
不只是奇瑞,豐田、大眾、寶馬以及電池廠商們,都曾宣傳過自己的固態(tài)電池正在研發(fā)中,并且會在2025年上車,實現(xiàn)充電10分鐘,續(xù)航輕松破千。因此,坊間傳言,一旦固態(tài)電池上車,不僅現(xiàn)在的電車被碾壓,甚至還會革了油車的命。
那么,固態(tài)電池到底是個啥?怎么就這么牛?現(xiàn)在打算買車的,要不要等等明年的固態(tài)電池呢?
電動車需要固態(tài)電池
固態(tài)電池之所以被萬眾期待,歸根結(jié)底,是因為現(xiàn)在的電池還不夠好。
首先,在安全方面,電池燃燒、爆炸的案例并不少。這是因為普通的液態(tài)電池中含有電解液,這是一種易揮發(fā)、燃點低的有機(jī)溶劑,一旦泄露與三元鋰材料接觸,就會發(fā)生燃燒和爆炸。
其次是,續(xù)航焦慮。續(xù)航焦慮又來自于兩方面,一是續(xù)航里程不夠長,二是補(bǔ)能太耗時。即便現(xiàn)在大家卷出了10多分鐘充滿,7、800km的續(xù)航里程,但在長途行駛時,仍然免不了焦慮。
最后還有一個不太起眼的點,那就是電池太占地。電池包布置在座艙下方,難免侵占乘坐空間。同時,厚厚的電池包也會影響到外觀設(shè)計,導(dǎo)致很多電動轎車的側(cè)面看起很臃腫。
但在把電解液和隔膜換成固態(tài)電解質(zhì)后,一切問題都能被輕松解決,而這就是固態(tài)電池。
固態(tài)電池怎么這么牛?
更安全
由于固態(tài)電池用固態(tài)電解質(zhì),取代了之前的電解液,從根源上解決了電池包破損,電解液泄露的風(fēng)險。
(液態(tài)電池鋰枝晶刺透隔膜示意)
除了電池外面的破損,液態(tài)鋰電池還容易產(chǎn)生鋰枝晶,它就像是電池內(nèi)部自己長出來的“針”,一旦刺破區(qū)隔正負(fù)極的隔膜,就會導(dǎo)致電池短路,同樣會引起電池燃燒和爆炸。
固態(tài)電池的電解質(zhì),不僅是固體,還足夠“硬”,這就能很好地抑制鋰枝晶生長,避免電池發(fā)生短路,從內(nèi)到外提升了安全性。
更高能量密度
有了固態(tài)電池更穩(wěn)定的基礎(chǔ),工程師們也更能大膽操作了,什么富鋰錳基正極、金屬鋰負(fù)極,以前不敢想不敢干的,只要是能量密度高的,統(tǒng)統(tǒng)往上懟。
對比300Wh/kg電芯能量密度就是天花板的三元鋰電池,應(yīng)用了富鋰錳基正極、金屬鋰負(fù)極的固態(tài)電池,可以把電池能量密度做到400Wh/kg以上,稍微努努力就能達(dá)到5、600Wh/kg,甚至更高。所以,在固態(tài)電池宣傳口徑中,續(xù)航1200km是謙虛,1500km是保守,2000km也不是不可能。
而且,固態(tài)電解質(zhì)更耐高溫,這意味著它能承受更高的功率,只要充電樁跟得上,補(bǔ)能速度也會大幅提升,也就有了車企口中的充電10分鐘,續(xù)航1200km。
更小的體積
在液態(tài)鋰電池中,電解液和隔膜占據(jù)了電池近65%的體積,而當(dāng)這倆東西轉(zhuǎn)為固態(tài)材料后,不僅隔膜的厚度能大幅降低到幾微米,電池的體積也會大幅減小。像是三星固態(tài)電池,它的體積就比普通液態(tài)電池小了50%。
買車再等等?
說到這,我想各位已逐步上頭,如果固態(tài)電池來了,那現(xiàn)在的電動車不就都是垃圾了嗎?
但現(xiàn)實是,固態(tài)電池還有兩大問題沒被解決。
問題1:技術(shù)難點還沒完全突破
比如,因為固態(tài)電池的電解質(zhì)改為固體,它和電極之間就屬于固-固相接,會產(chǎn)生固-固界面問題。
我們可以想象成兩塊積木壘在一起,就算表面再光滑,微觀上也會存在縫隙,這就會導(dǎo)電阻增加,電導(dǎo)率大幅降低,嚴(yán)重的話,電池都無法正常工作。
再比如,目前固態(tài)電解質(zhì)有三大技術(shù)路線,分別是:聚合物、硫化物和氧化物。但這三種路線,都存在一定的缺點。有的需要60℃高溫才能正常充放電,有的會氧化產(chǎn)生劇毒氣體,有的則是固-固界面問題更明顯。
簡單講,就是目前固態(tài)電池還存在技術(shù)瓶頸,工程師們還在實驗室中驗證各種方案呢,距離實現(xiàn)量產(chǎn),還有很長的路要走。
問題2:成本太高
研究報告稱,目前全固態(tài)電池的材料成本約為1.5-2.5元/Wh,是三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池材料成本的3-5倍。
我們可以做一個簡單的計算,如果一臺固態(tài)電池車型的續(xù)航達(dá)到1500km,按照15kWh/100km的電耗計算,電池包能量將達(dá)到225kWh。那這塊固態(tài)電池的材料成本,就會達(dá)到驚人的33萬-56萬。
注意,這還只是材料成本。固態(tài)電池想要量產(chǎn)裝車,還需重建或改造產(chǎn)線,逐步提升良品率,重新匹配電池能量管理系統(tǒng)、電池包方案等等,這些都會產(chǎn)生更多成本。綜合下來,一款固態(tài)電池車型的價格,可能是普通液態(tài)電池車型的幾倍之多。
所以,就算明年某車企真的突破了技術(shù)瓶頸,生產(chǎn)出了固態(tài)電池,實現(xiàn)了裝車,那也極度超出了我們的買車預(yù)算,多花幾十萬嘗鮮,實在沒必要。
上車≠上市
固態(tài)電池之所以年年刷屏,年年跳票,是因為“上車”這個詞的迷惑性太大了。
車企們所謂的“上車”,只是小規(guī)模生產(chǎn),對于消費者來說,根本買不到。像是奇瑞,它說的“上車”指的是投入定向運營,真正的量產(chǎn)上市,要等到2027年才行。當(dāng)然,到時候價格怎么樣?產(chǎn)量怎么樣?還都是未知數(shù)。
總之,車企現(xiàn)在喊出來的固態(tài)電池計劃,只是想彰顯下自己的實力,營銷的意義更大。近幾年關(guān)于固態(tài)電池上車的新聞,大家看看熱鬧就好,千萬別因為這個做了等等黨。
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