汽油車撞了，還有個(gè)燃油泄漏、著火、爆炸的過程。但電動(dòng)汽車撞了，電池?cái)D壓變形短路后，瞬間會(huì)引發(fā)起火。這就是為什么動(dòng)力電池的安全性一直備受關(guān)注的原因。為了解決這一問題，很多企業(yè)將固態(tài)電池視為下一代動(dòng)力電池的發(fā)展方向之一。
原理：固態(tài)電池與鋰電池最大的不同在于電解質(zhì)。鋰電池的電解質(zhì)是液體，而固態(tài)電池則是固體。固態(tài)電池的能量密度更高，體積更小，且更易于保存，其具有的結(jié)構(gòu)可以讓更多帶電離子聚集在一端，傳導(dǎo)更大的電流，從而提升電池容量，保證續(xù)航里程。
固態(tài)電池優(yōu)劣勢：
由于固態(tài)電池里的材料都以固態(tài)形式存在，因此固態(tài)電池的安全性相對較高，不易出現(xiàn)電池漏液、電解質(zhì)揮發(fā)、高溫下發(fā)生副反應(yīng)等問題，使用壽命也因此提升。傳統(tǒng)鋰電池中隔膜和電解液加起來占據(jù)了電池近40%的體積和25%的重量，而使用固態(tài)電解質(zhì)自然就可以減小體積和質(zhì)量。此外，固態(tài)電池的能量密度為傳統(tǒng)鋰電池的2.5-3倍，將其用于電動(dòng)汽車動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，可以大大提升續(xù)航里程。
但就目前的技術(shù)而言，固態(tài)電池仍面臨固態(tài)電解質(zhì)電導(dǎo)率偏低的技術(shù)難題(固態(tài)電解質(zhì)與電極材料之間的界面是固體接觸固體狀態(tài)，有效接觸弱，影響離子傳輸)。這一難題會(huì)導(dǎo)致充電過程能量損失，快充速度過慢。想要攻克這一難題，還需要投入大量的資金進(jìn)行研究，這也間接提升了固態(tài)電池的制造成本。
不過，已經(jīng)有裝載固態(tài)電池的電動(dòng)汽車問世了，你覺得哪家的產(chǎn)品最值得期待?
豐田：全固態(tài)電池電動(dòng)汽車2022年上市
說起做技術(shù)，日本人一直保持全球領(lǐng)先地位。在動(dòng)力電池領(lǐng)域，豐田正在研發(fā)由全固態(tài)電池提供動(dòng)力的電動(dòng)汽車。據(jù)了解，全固態(tài)電池電動(dòng)汽車不僅可以增加續(xù)航里程還可將充電時(shí)間縮短至幾分鐘。根據(jù)豐田的計(jì)劃，這款電動(dòng)汽車將于2022年上市銷售。豐田官方發(fā)言人Kayo Doi表示，豐田希望能在2022年前后將全固態(tài)電池商業(yè)化，以此來彌補(bǔ)豐田與日產(chǎn)、特斯拉等電動(dòng)汽車先導(dǎo)企業(yè)之間的差距。
菲斯克：充電一分鐘續(xù)航800公里
菲斯克(Fisker)2018年年初發(fā)布了搭載石墨烯固態(tài)電池的電動(dòng)超跑Emotion，據(jù)稱該款電動(dòng)汽車可實(shí)現(xiàn)“充電一分鐘續(xù)航800公里”。菲斯克一直在做固態(tài)電池方面的研究，研究方向在于如何使動(dòng)力電池的單次充電續(xù)航里程超過800公里，且充電速度快于傳統(tǒng)汽車加油的速度。據(jù)了解，菲斯克預(yù)計(jì)此項(xiàng)研究將于2023年正式應(yīng)用到電動(dòng)汽車上。
動(dòng)力方面，新車計(jì)劃搭載一套145kWh的電池組，綜合續(xù)航里程超過400英里(約644公里)，最高時(shí)速可達(dá)161英里/小時(shí)(約合259公里/小時(shí))?？斐淠Ｊ较?，9分鐘可達(dá)到160公里的續(xù)航里程。
天際：固態(tài)電池樣車亮相展示
2019年年初，天際展出國內(nèi)首臺(tái)固態(tài)電池電動(dòng)汽車ME7。天際董事長兼CEO張海亮透露，天際固態(tài)電池將于2021年批量生產(chǎn)并裝車上市。屆時(shí)，天際將成為中國首家采用批產(chǎn)固態(tài)電池技術(shù)的主機(jī)廠，天際ME7也將成為國內(nèi)首款以固態(tài)電池作為動(dòng)力來源的新能源車。
根據(jù)規(guī)劃，2019年天際將推出能量密度大幅增加的新一代固態(tài)電池產(chǎn)品，顯著提升循環(huán)壽命、電導(dǎo)率、批量工藝成熟度等關(guān)鍵指標(biāo)。張海亮表示，預(yù)計(jì)到2021年，天際固態(tài)電池電芯能量密度可達(dá)300Wh/kg以上，PACK能量密度達(dá)到220Wh/kg，達(dá)到初步商業(yè)化的技術(shù)狀態(tài)。
事實(shí)上，不光是整車企業(yè)，動(dòng)力電池企業(yè)同樣在固態(tài)電池領(lǐng)域奮勇爭先。
清陶能源已開發(fā)出單體能量密度達(dá)到430Wh/kg的高能量密度全固態(tài)電池，在量產(chǎn)階段可輕松達(dá)到300Wh/kg以上。2018年11月，其建成的全國首條固態(tài)鋰電池產(chǎn)線已正式投產(chǎn)，該條總投資達(dá)1億元的生產(chǎn)線產(chǎn)能規(guī)模為0.1GWh，已經(jīng)量產(chǎn)出第一批固態(tài)電池產(chǎn)品，目前可日產(chǎn)1萬顆電芯。
寧德時(shí)代在固態(tài)電池領(lǐng)域也早有布局。據(jù)董事長曾毓群此前介紹，寧德時(shí)代正在加速推進(jìn)電動(dòng)汽車用的全固態(tài)鋰金屬電池研發(fā)的步伐，在聚合物、硫化物基固態(tài)電池及全固態(tài)電池制造工藝方面，也分別開展了相關(guān)的研發(fā)工作并取得了初步進(jìn)展。
比亞迪很早就開始布局固態(tài)電池的相關(guān)研發(fā)工作，據(jù)了解，比亞迪已將固態(tài)電池作為下一步研發(fā)重點(diǎn)，目前已經(jīng)在做小規(guī)模的試用。
國軒高科的半固態(tài)電池技術(shù)已處于實(shí)驗(yàn)室向中試轉(zhuǎn)換階段，計(jì)劃2019年建設(shè)中試線。同時(shí)，國軒高科更緊密關(guān)注著包括固態(tài)電解質(zhì)在內(nèi)的上游關(guān)鍵原材料的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度。
贛鋒鋰業(yè)固態(tài)鋰電池產(chǎn)品處于試驗(yàn)階段，已通過多項(xiàng)第三方安全測試。
中國電動(dòng)汽車百人會(huì)執(zhí)行副理事長、中國科學(xué)院院士歐陽明高強(qiáng)調(diào)，固態(tài)電池將成為動(dòng)力電池遠(yuǎn)期發(fā)展的重要目標(biāo)體系之一，雖然目前受到固固界面穩(wěn)定性和金屬鋰負(fù)極可充性問題的制約，真正的全固態(tài)鋰金屬電池技術(shù)還遠(yuǎn)未成熟，但是從電解質(zhì)的角度會(huì)從液態(tài)、半固態(tài)、固液混合，到固態(tài)，最后到全固態(tài)，將會(huì)成為未來固態(tài)電池的技術(shù)發(fā)展路線。
雖然目前固態(tài)電池仍處于研發(fā)推廣階段，并且面臨技術(shù)難題、制造成本、量產(chǎn)規(guī)模化等方面的挑戰(zhàn)，但不可否認(rèn)，固態(tài)電池已經(jīng)“箭在弦上”，未來將很可能成為百姓心中最理想的電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池，為新能源汽車行業(yè)帶來全新的技術(shù)變革。
