不说国际的,先说个国内的新闻,今年的春季,蔚来研发出来的固态电池装车。该固态电池是能量密度达Wh/kg的kWh固态电池,搭载该电池包的蔚来ET7轿车续航将超过km。该产品将于年第四季度上市。

如果真的有KWh容量的电池,按中大型轿车的续航,每度电只要跑到7公里,NEDC就有公里续航了,如果风阻优秀点,三电配合好些,那么到每度电跑8公里的区间,那就是吓人的公里了。

然而,就是这辆车能够跑公里,电池的单体能量密度能够达到Wh/kg,远超市面商用的顶端三元锂电池(wh/kg),也依旧不是固态锂电池。

顶多算锂电池到全固态锂电池中间的一个过渡品,算是一个半固态锂电池,因为正负极之间还是有电解液,只是缩减了液态电解质在电池中的占比。

我们现在用的锂电池是这样的,正极和负极之间,充满了电解液(液体)。而全固态锂电池,顾名思义,就是中间没有电解液了,电解质是纯固体的。

那如果是真正的全固态电池,是怎么样的呢?

首先电解液换成了固态的电解质,锂离子在里面就能跑得更快了。

举个例子,原来锂离子在正负极之间跑来跑去,就如同在正负极之间有条大河,锂离子在里面游啊游,游过大河,到对岸才能充放电。现在电解质变固态了,那就是直接大河填平了,变成了水泥赛道,锂离子蹬蹬蹬蹬一马平川得就这么跑过去了。

要知道,锂离子移动速度的快慢意味着充放电的快慢,现在的快充型锂电池号称20-30分钟快充30%的电量到80%电量。如果是真的全固态电池,那就是十分钟内能充满,十分钟内又能放完,十分钟内又能充满的节奏,速度那就是直接从乌龟到兔子的对比。

而且现在的锂电池里面的电解液是可燃的,一旦泄露、挥发就容易造成电池起火。基本所有的电池快速自燃甚至爆炸,都是电解液在做“幕后英雄”。而固态电解质是不易燃的,即便外壳破了,也不会泄露、挥发,这个安全性就大幅提高了。

另一个优点就是能量密度可以大幅提升了,因为高电压的正负极材料怕和电解液溶解发生反应而不敢用。目前针对钴酸锂的电解质溶液可以充电到4.45V,三元材料可以充电到4.35V。如果继续充到更高的电压,液态电解液就会承受不住而被氧化,正极表面也会发生不可逆的相变。如果是固态电解质,那么就能用提高电池能量密度的高电压正负极材料,比如可以提高到5V,使得整体能量密度显著提升。

除开电压提升,负极可以采用金属锂,正极采用硫化物或空气,对应锂硫电池和锂空电池,理论能量密度达到当前锂电池理论值(wh/kg)的7-10倍。

另外因为固态电池内部不含液体,可实现电芯内部的多层设计,减少了电阻组装壳体等用料,有效减少电池其它配件的配重。

所以,为什么固态电池号称是锂电池的终极形态,就是因为真正的固态电池对比现在的锂电池来说,优势太大了。

内芯安全性高,不泄露不挥发不易燃

能超快速充放电,自放电大幅降低

极高的能量密度,理论值接近当前液态电解质锂电池理论值的10倍

更易设计电池的大小和形状,更能实现动力电池的定制化

而按照动力电池的国家发展目标,年,单体电芯能量密度达到Wh/Kg,年单体电芯能量密度达到Wh/Kg,年达到Wh/Kg。

而按照现有的液态电解质的锂电池发展,理论值限制死了,是不可能到达国家动力电池规划发展的目标的。

实际,固态电池也是基本所有车企及动力电池厂商看好的主流发展方向。

Bloomberg数据预计,-年,采用固态电池的电动车将增长37倍,而固态电池的成本将下降至40美元/KWh,甚至低于液态电池。

如题目中所说的,位于圣何塞的QuantumScape电池初创公司,已收到汽车制造商和金融投资约十亿美元的投资,用于研究电动汽车的固态锂金属电池。

大众汽车几度增持QuantumScape的股份,投资总金额达3亿美元,目的是推进固态电池的联合开发,并为其大规模生产做好准备,目前QuantumScape的市值已超过百亿美元。

国外其他车企品牌,如日产、现代、通用、福特、戴姆勒都给出了固态电池搭配车型的大概上市时间,从年到年之间,对固态电池的车型进行量产。

尤其是丰田,目前看来是投资固态电池力度最大,最有实力的车企。早在年6月,丰田搭载全固态锂电池的车辆,已经开始了在道路上的试车。在今年9月份,丰田给出了到年,将投资人民币约亿元的高额预算,用于开发新型动力电池和电池供应链,以保证未来10年的汽车动力电池技术的领先。

国内的品牌,北汽、上汽、广汽先后参与了清陶能源(电池研发)多轮融资;但是和国外的投资量和规模相比,国内的固态电池研发整体还处于初级阶段。

不过,固态电池的研发到商用,估计也不是一蹴而就的,技术上依旧存在难题,比如固态电解质的离子电导率还远低于液态电解质,而固态电解质的高界面阻抗也会影响到锂离子在界面之间的传输。

但接下来的五年到十年,随着技术改善,成本下滑,我们都会见证固态电池转为商用的车型会越来越多。

但到时候,可能还是会有一批昂贵的车型先脱颖而出,比如充电一次十分钟,还能高速上跑个一千几百公里的豪门品牌。

那个时候,真的就不会有啥里程焦虑,充电时长的担心了,就是担心荷包里面的钱到底够不够买0公里的长续航版本了。



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