你还没有买电车的原因,是续航焦虑,还是电池安全?不管是哪一个,固态电池都能很好解决。所以,眼下大家都特别关注,企业铺垫了这么久的固态电池,到底什么时候上车?
日前,埃安宣布,将自研自产的全固态电池提前到2026年发布。无独有偶,宁德时代也加快了研发的脚步,计划在2027之后实现量产。这意味着,或许普通消费者在2027年就能买到搭载固态电池的电车。
固态电池在能量密度、安全性以及使用寿命等方面都要全面优于液态锂离子电池,其能量密度在300Wh/kg以上,这个数字几乎是液态锂电池能量密度的天花板。可以说,用上了固态电池,电车可以像燃油车一样轻,也可以做到更长的单次续航。因此它被誉为动力电池的最终形态。有不少对时下新能源车有保留意见的朋友表示,到固态电池量产装车后,才会考虑选择新能源车。
当然,固态电池也带了很多材料课题和技术问题,工艺的不成熟、固体电解质阻隔小等等,都限制了固态电池的产业化。
首先是材料问题,最大的挑战是电解质。由于电解质是固态形式,限制了电荷在材料中的移动性能,会降低电池的功能,因此需要通过更高的电压来“驱动”,这也导致了新的问题的产生:更高的电压可能会使固态电解质更快地降解,从而减少充电循环次数,也就是说现阶段的技术使用固态电池的话,要么降低功率、要么缩短使用寿命。
另外,全固态电池可以在相同能量的情况下,拥有更小的体积和更轻的质量。其中外部尺寸对内部材料的影响是比较大的,以目前最为流行的陶瓷材料为例,由于无法弯曲因此不能制造成圆柱体的电池(圆柱电池生产效益最高),直接影响了生产固态电池的经济性。
最后,生产工艺和成本也是一个问题,固态电池用的基本是新型的材料,成本较高,而且按照目前生产线的工艺与技术,要大规模加工生产固态电池,存在很大的挑战,甚至有专家表示,2030年之前不太可能实现固态电池的大规模生产。
各大车企厂商对固态电池的规划都集中在2025-2030年之间,可见未来这几年将会是固态电池发展的关键时期,谁能率先量产商用,谁就能争取到固态电池上的话语权。据资料显示,广汽埃安、长安深蓝、智己等车企规划在2025年前推出半固态电池,并量产装车,预计到2026年半固态电池在市场的渗透率达到了5%。当然,丰田、宝马等海外大厂都在密谋搭载固态电池的全新电动车型。
国内外对固态电池的发展都比较看好,不过有专家表示,全固态电池目前还有核心的问题需要解决,至于2026年能否成为全固态电池的元年?专家对此有所保留。业界普遍认为,全固态电池的大批量投产时间将会在2030年前后,广汽埃安第一个站出来说:我的固态电池无需等太久!
就汽车出行而言,电动车已经成为包括中、欧、美、日韩在内的全球五大市场的共识,那么未来电池,就是世界能源主流形态,从这个逻辑出发,也可以说固态电池是“石油”替代品,谁掌握了技术话语权,谁就是出行能源的主导者。
因此,各国也都有不少攻克固态电池的布局,只不过,各国“押宝”的路径却大不一样。目前固态电池三种探索路径:聚合物、氧化物和硫化物。其中,宝马、大众等欧洲厂商投资了主攻聚合物固态电解质的初创公司,而丰田、LG等日韩系厂商则选择硫化物固态电解质的技术路线,咱们中国的企业则主攻氧化物固态电解质的技术路线。
现阶段,全球的厂商都处于研发和中期试验的阶段,日本在很早期就规划全固态电池的研发,目前他们的技术在全球处于领先的位置,而且全固态电池方面的专利数也是遥遥领先,达到了3043项。原计划是要在2020年实现硫化物固态电池的商业化,结果大家都能看到了,不了了之。
在研发上,日本企业多以抱团的形式,即车企和电池厂商合作。他们的研发直接跳过了半固态电池,举全国之力包括比较大的财团、整车、材料、电池的企业都参与到计划中,为的是一步到位。
作为第二梯队的中国和美国,在固态电池的研发上也有不少的突破,前者拥有相关的专利数563项,后者的专利数达到了835项。早在2019年,有关部门就发布了《新能源汽车产业发展规划(2021-2035)》,将固态电池的研发提升到了国家层面,强调了固态电池商业化的重要性。按照目前的规划和进度,国内的企业预计在2025左右能够实现大规模的量产。
中国企业研究固态电池虽然起步晚,但态度积极,相关的产业链也较为完善、产业规模大、市场也比较大,国内厂商之间的强强联手或全栈自研自产,都可以加速国内固态电池的研发进程,为尽早实现商业化提速。
而韩国和德国的固态电池发展则相对缓慢,韩国方面由本国电池龙头企业牵手,组建研发固态电池的团队,并且有1000亿韩元做支撑。德国则有政府撑腰,10亿欧元经费用于固态电池的开发。
目前在售电动车,主流动力电池是磷酸铁锂电池和三元锂电池,不过,众所周知这两类电池在能量密度和充电速度上,都已经接近物理极限。因此,寻找更高性能、更加安全的电池形态成为了共识。而固态电池,就是目标。
N点评:中国科学院院士欧阳明高说过:“这一代锂离子电池在2000年前后开始应用,预计30年后会有一次全面的革新”,这个变革,指的就是全固态电池。事实上,现在不管是日本企业,还是国内的新能源车企,都在按照2027年量产推进。广汽埃安敢为天下先,将自研自产的全固态电池提前到2026年发布。有了车企的积极推进,固态动力电池上车指日可待!
当然,全固态电池刚开始量产,成本必然高企,从目前蔚来的半固态电池包,相当于一台ET5的车价就不难预见。从量产到推广,再到下放到经济性更接近普通人的车型上,这个过程少说还得有5年时间。一般来说,城市家庭用户,一台车的使用年限中位也在5年左右。所以,普通人是不是真的要等固态电池“上车”?我觉得大可不必,目前液态锂离子电池(磷酸铁锂和三元锂电池)的成本已经降得比较低。