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固态电池的烟雾与战争

时间:2021-07-15 15:23  来源:  阅读次数: 复制分享 我要评论

每当固态电池距离宣称的量产日子越来越近,就很出现更多的质疑,无论是技术、成本、产业似乎都还没有做好固态电池商用化的准备,但丝毫不影响各家企业对于固态电池的投入,而这项技术的量产时间点也正式代表了电动车和燃油车分庭抗礼的关键节点。


固态电池正在成为动力电池领域的圣杯,但固然电池真得快到量产临界点了吗?

 

在2020东京奥运会进入10天倒计时之际,各界都在盯着奥运赞助商丰田汽车的首款采用固态电池的原型车的首次亮相。

 

如果按照福特、宝马、现代、三星和中国上汽共同投资的固态电池新创企业Solid Power在一个月前的6月15日宣布将通过与SPAC合并的方式上市来看,固态电池至少量产可期。


而无论是中国资本市场还是美日两国的资本市场,固态电池概念已经被连续疯炒。


为何固态电池热度不减?


所谓固态电池,是指采用固态电解质的动力电池。


它最大的特点是容量大,同时安全,也即现代液态锂电池的两大弊端它全解决了。



据介绍,一辆固态汽车的续航里程可达 1000 公里(621 英里),充电需要 10 分钟。固态电池随着时间的推移劣化较少,丰田的目标是在 30 年的使用寿命内保持90% 的电池性能。


在传统锂电池中,电解质是液态的,锂离子在电解液中迁移来完成正负极间的穿梭实现充放电。而固态电池把电解质换成了固体——类似于一种胶体的形态,锂离子在这种固态电解质中完成迁移。
液态锂电池之所以会发生自燃,就是因为电解液因为渗漏或者外力撞击出现了外泄。而固态电池最突出的优点,就是固态电解质不可燃烧,这就极大地提高了电池安全性。
▲传统锂电池会因为短路、电解液渗漏等原因发生自燃
此外,固态电池还具有耐高温、无腐蚀、不挥发、体积小、能量密度大的特性,规避了传统液态锂电池的主要弱点。

现在主流的液态锂离子电池的能量密度上限被公认为300Wh/kg,即便是300Wh/kg也只是理论值。


事实上国产的纯电动车,能量密度目前能达到170Wh/kg、180Wh/kg就已经算最优秀的了。





由于,固态电解质取代了隔膜和电解质(占电池中近40%的体积和25%的质量),意味着正负极之间仅剩固态电解质,因此两极间的距离可缩短至十几微米,从而使电池厚度大大降低,同体积下重量大为减轻,解决了新能源车自重过重的弊端,也能达到一定的节省能效的作用。

 

新能源车什么时候可以取代燃油车,在动力电池领域市场公认一个答案是,现有电动车的电池系统能量密度翻一倍半,从普遍的 160wh/kg 到 400wh/kg。


而解决电池的能量密度问题,消灭里程焦虑,最后的方案一定是固态电池。

 

但是,固态电池也存在一些目前尚未攻克的瓶颈,例如:固态电解质的离子导电率较低,充电比较慢;制造工艺复杂,成本较高;产业链尚不完整,还难以大规模生产。

而这此弱点在技术层面正来到临界点,成本问题正成为它商业化的最大障碍。

近半年来,日经新闻发表了多篇固态电池的文章,《车载全固态电池将是日德“决战”》、《日本要借全固态电池谋求逆转》。

 

从这些文章中,不能看出日本产业界和媒体已将固态电池技术突破视为不仅仅影响电动汽车产业的关键技术,甚至直接影响国运。


根本原因在于日本认为在锂电池领域被日韩反超,影响了日本汽车产业的未来。

 

日本直接将固态电池的竞争锁定在日德两国,主要原因是日本的丰田汽车在这领域保持领先。


根据欧洲专利局和国际能源署的一份报告,丰田十多年来一直在追求下一代电池,从 2014 年到 2018 年,固态电池的专利申请数量最多。

 

丰田在 5 月 12 日的收益会议上发誓要在 2030 年销售 800 万辆电动汽车,其中燃料电池汽车和电动汽车占该预期的四分之一。


 

然后,在 2020 年 4 月,丰田与松下成立了一家合资企业 Prime Planet Energy & Solutions,以开发汽车电池,专注于固态电池。


另一家日本汽车制造商日产预计到 2028 年将推出固态电池原型车。 

 

另外,据Nikkei Asia报道,日本工业制造商日立造船已开发出一种固态电池,声称其拥有业内最高容量之一。


▲日立造船的全固态电池


这家总部位于大阪的公司表示,这种新型固态电池可以在更大的温度范围内运行。它将很快在工业机械和太空中进行测试。


该公司表示,其新型突破性电池的容量是其以前型号的七倍。


日本制造的固态电池容量为 1,000 毫安时 (mAh)。


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