電池革命：固態(tài)電池量產(chǎn)還有多遠(yuǎn)

大家好，小科來(lái)為大家解答以上問(wèn)題。電池革命：固態(tài)電池量產(chǎn)還有多遠(yuǎn)這個(gè)很多人還不知道，現(xiàn)在讓我們一起來(lái)看看吧！

1、電池的發(fā)展已經(jīng)走過(guò)了近200年，現(xiàn)在鋰離子電池是最杰出的二次儲(chǔ)能電池。

2、工作電壓高、充放電特性快、循環(huán)壽命長(zhǎng)、無(wú)記憶效應(yīng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，使其成為數(shù)字產(chǎn)品和電動(dòng)汽車(chē)大規(guī)模應(yīng)用的首選。

3、雖然鋰離子電池的性能優(yōu)異，但在發(fā)展中也存在挑戰(zhàn)和障礙：電池的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)限制了電池的性能。

4、現(xiàn)有的電池結(jié)構(gòu)是造成電池老化和安全隱患的根本原因。

5、發(fā)電的原理是兩種電極材料在電解液中相互交換離子，但由于這種結(jié)構(gòu)，反應(yīng)界面始終存在，電池始終處于工作狀態(tài)，導(dǎo)致出現(xiàn)老化情況，存在安全隱患。

6、比如電動(dòng)汽車(chē)在冬天容易因?yàn)榈蜏叵码姵匦阅苁Ф恐?/p>

7、科學(xué)家和電池工程師對(duì)電池材料提出了許多方法。

8、例如，向電解質(zhì)中加入大量有機(jī)溶劑以降低電解質(zhì)的固化溫度。

9、然而，這使得電解液更加易燃，犧牲了電池的安全性。

10、一些科學(xué)家試圖更換電極材料，但電池的能量增加了，但無(wú)法抵抗熱失控。如果電池快速充電，會(huì)導(dǎo)致電池接口過(guò)熱，安全性無(wú)法保證。

11、從優(yōu)化電池管理的系統(tǒng)思想來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，帶來(lái)了能量密度的降低和單位成本的增加。

12、電池的低溫高活性和高溫穩(wěn)定性之間的矛盾是無(wú)法解決的?？磥?lái)電池也有魚(yú)和熊掌不可兼得的障礙。能量密度、安全性、快速充電等因素?zé)o法完美融入電池。

13、如果這些問(wèn)題得到解決，新能源汽車(chē)的規(guī)?；l(fā)展將革新和重塑汽車(chē)工業(yè)一個(gè)世紀(jì)。

14、因此，動(dòng)力電池的最終發(fā)展目標(biāo)也是兼容安全、能量密度高、循環(huán)性能好、充電速度快的優(yōu)勢(shì)。

15、固態(tài)電池作為鋰電池終結(jié)者的新方向，正成為新能源汽車(chē)干掉燃油車(chē)的殺手锏。

16、動(dòng)力電池的先進(jìn)價(jià)值

17、新能源汽車(chē)何時(shí)能取代燃油車(chē)？動(dòng)力電池領(lǐng)域市場(chǎng)公認(rèn)的答案之一是，現(xiàn)有電動(dòng)汽車(chē)的電池系統(tǒng)能量密度翻了一番，從160 Wh/kg增加到400 Wh/kg。

18、要解決電池的能量密度問(wèn)題，解決方案必然是動(dòng)力電池的創(chuàng)新。

19、我們知道電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)主流的動(dòng)力電池是三元鋰電池和硫酸鐵鋰電池。如果按照電解液的物理狀態(tài)來(lái)分類，這兩種電池就是典型的液體電池。

20、想要消除里程焦慮，創(chuàng)新新能源汽車(chē)市場(chǎng)，固態(tài)電池的性能表征是動(dòng)力電池的發(fā)展目標(biāo)。

21、固態(tài)電池也被稱為未來(lái)鋰電池的新發(fā)展方向。

22、動(dòng)力電池領(lǐng)域流行的三元鋰和硫酸鐵鋰的選擇并不是完美的選擇。

23、三元鋰電池能量密度高但耐高溫性能差，磷酸鐵鋰電池安全性高但能量密度上限低。

24、液態(tài)鋰離子電池普遍存在電解液氧化、電極膨脹、高溫失控等安全隱患，因此只能犧牲能量密度來(lái)?yè)Q取穩(wěn)定性。

25、固態(tài)電池可以兼容兩者的缺點(diǎn)：既能滿足能量密度的需求，又能兼顧安全性。

26、固態(tài)電池由于固體物質(zhì)作為電解質(zhì)，沒(méi)有連續(xù)的反應(yīng)界面，副產(chǎn)物不會(huì)溶解在界面中，因此具有更好的穩(wěn)定性和循環(huán)特性。

27、同時(shí)，液體電解質(zhì)的干燥和泄漏問(wèn)題也不會(huì)存在。

28、這使得固態(tài)電池在安全性和生命周期上遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于三元鋰電池和磷酸亞鐵鋰。

29、此外，固態(tài)電池具有耐高溫、不腐蝕、體積小、能量密度高等特點(diǎn)，避免了傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池的主要弱點(diǎn)。

30、據(jù)報(bào)道，固態(tài)汽車(chē)的續(xù)航里程可達(dá)1000公里，

31、因此全固態(tài)電池成為動(dòng)力電池界的發(fā)展新熱潮。

紛沓而至：占位市場(chǎng)先機(jī)

2020年11月，辦公廳印發(fā)的《新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021～2035年）》明確要求，加快固態(tài)動(dòng)力電池技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化。

34、據(jù)預(yù)測(cè)，到2030年，全球固態(tài)電池市場(chǎng)將超過(guò)60億美元（約合人民幣383億元），市場(chǎng)的占比將超過(guò)50％。

固態(tài)電池在實(shí)驗(yàn)室中的良好性能指標(biāo)意味著豐厚的商業(yè)價(jià)值，這也成為企業(yè)加速布局，搶占技術(shù)制高點(diǎn)的動(dòng)力。

36、國(guó)內(nèi)外企業(yè)機(jī)構(gòu)等對(duì)于動(dòng)力電池的研發(fā)與量產(chǎn)日程都提上了議程。

豐田在動(dòng)力電池的布局也是較早，豐田的車(chē)規(guī)級(jí)固態(tài)電池?fù)碛谐^(guò)1000項(xiàng)專利，位居全球前列，而且大多是含金量較高的發(fā)明專利。

38、在CES2022上，豐田首席科學(xué)家兼豐田研究所所長(zhǎng)吉爾·普拉特（GillPratt）重申，第一輛采用固態(tài)電池技術(shù)的豐田汽車(chē)將在2025年前后到來(lái)。

大眾汽車(chē)集團(tuán)零部件公司首席技術(shù)官Thomas Schmall在去年接受采訪時(shí)表示，大眾汽車(chē)對(duì)開(kāi)發(fā)新一代固態(tài)電池寄予厚望，公司希望在2025年形成完整的固態(tài)電池銷售模式，向市場(chǎng)供應(yīng)固態(tài)電池，并計(jì)劃到2030年在歐洲建立6家大型電池工廠，總年產(chǎn)能達(dá)到240GWh。

寶馬集團(tuán)發(fā)布規(guī)劃，稱計(jì)劃在2030年前實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)；LG能源也正在開(kāi)發(fā)全固態(tài)電池，預(yù)計(jì)2026年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

國(guó)內(nèi)固態(tài)電池發(fā)展的情形，也是如火如荼，技術(shù)路線則是全固體與半固體參半。

42、電池界大佬寧德時(shí)代此前公開(kāi)過(guò)兩種與固態(tài)電池相關(guān)的專利，并在去年5月份宣稱，已經(jīng)可以做出固態(tài)電池的樣品，但是距離實(shí)現(xiàn)商業(yè)化還有很遠(yuǎn)的路要走，預(yù)計(jì)到2030年才會(huì)面向市場(chǎng)推出。

43、上汽集團(tuán)在去年6月發(fā)布消息，稱2025年將推出高安全性、高能量密度、面向商業(yè)應(yīng)用的固態(tài)鋰電池。

折中選擇瞄準(zhǔn)半固態(tài)研發(fā)的玩家則有衛(wèi)藍(lán)新能源、清陶發(fā)展、國(guó)軒高科、贛鋒鋰電等，雖然他們也有全固態(tài)電池的生產(chǎn)線，但已量產(chǎn)的全固態(tài)電池主要應(yīng)用在消費(fèi)電子、特種電源等領(lǐng)域。

45、已下線的用在新能源汽車(chē)上的半固態(tài)電池，目前處在驗(yàn)證測(cè)試階段。

蔚來(lái)此前宣傳搭載固態(tài)電池，讓業(yè)內(nèi)沸騰。

47、上市后，這款所謂的固態(tài)電池也呈現(xiàn)最終的真面容，并不是行業(yè)內(nèi)期盼翹首等待的全固態(tài)電池，蔚來(lái)李斌玩了個(gè)商業(yè)化的包裝術(shù)語(yǔ)，搭載ET7轎車(chē)的電池包其實(shí)是半固態(tài)電池。

48、但噱頭引起的關(guān)注與討論，也讓蔚來(lái)的新車(chē)出盡了風(fēng)頭，續(xù)航超過(guò)1000km的電池讓人們看到了固態(tài)電池的潛力。

無(wú)論是車(chē)企定下的時(shí)間表，還是業(yè)界研究學(xué)者與專家給出的量產(chǎn)時(shí)間，都指向了2025與2030，不過(guò)目前來(lái)說(shuō)并沒(méi)有提前的跡象，以現(xiàn)在實(shí)際車(chē)企測(cè)試的結(jié)果，還有向2030年繼續(xù)推遲下去的趨勢(shì)。

50、我們看到從走出實(shí)驗(yàn)室到規(guī)模落地還需要一段蟄伏發(fā)展的時(shí)間，規(guī)模量產(chǎn)的實(shí)際落地道阻且長(zhǎng)。

規(guī)模量產(chǎn)的龜速爬行

相較于其他鋰離子動(dòng)力電池，固態(tài)電池的技術(shù)指標(biāo)比較優(yōu)越，但這些數(shù)據(jù)也是實(shí)驗(yàn)室里面的溫室指標(biāo)。

53、在實(shí)際量產(chǎn)的過(guò)程中，仍然存在許多尚未攻克的瓶頸。

1.固態(tài)電池的技術(shù)指標(biāo)仍需完善。

55、固態(tài)電解質(zhì)的離子導(dǎo)電率較低，充電比較慢，固/固界面接觸性和穩(wěn)定性差，電解質(zhì)對(duì)空氣敏感等問(wèn)題。

2.制造工藝復(fù)雜，生產(chǎn)工藝不成熟。

57、舉例來(lái)說(shuō)，制造固態(tài)電池的氧化物和硫化物電解質(zhì)，屬于多孔隙的陶瓷材料，這類材料的特點(diǎn)就是脆，想要加工成很薄的電解質(zhì)很困難，稍有不慎就會(huì)斷裂。

3.制造成本偏高。

59、全固態(tài)電池的制備工藝復(fù)雜，且固體電解質(zhì)較貴，現(xiàn)階段全固態(tài)電解質(zhì)鋰動(dòng)力電池的成本較高。

4.產(chǎn)業(yè)鏈尚不完整，難以大規(guī)模生產(chǎn)。

61、現(xiàn)階段的固態(tài)電池多是實(shí)驗(yàn)室中的溫室產(chǎn)品，實(shí)際落地經(jīng)過(guò)測(cè)試的電池屈指可數(shù)，以現(xiàn)有的工藝水平和設(shè)備能力，成品的良率也無(wú)法保障，更不用說(shuō)大規(guī)模的量產(chǎn)上市。

這些現(xiàn)實(shí)瓶頸的解決并不是那么容易。

63、深耕研發(fā)固態(tài)電池長(zhǎng)達(dá)數(shù)年之久的Fisker，這家車(chē)企在去年年初表示放棄研發(fā)全固態(tài)電池，這個(gè)決定也意味著多年研究固態(tài)電池的努力都打水漂。

64、鋰電池獨(dú)角獸企業(yè)麻省固能（SES）也放棄了全固態(tài)電池技術(shù)研發(fā)，選擇固液混合的半固態(tài)電池路線。

65、最后的攻堅(jiān)階段，這些固態(tài)電池中的老玩家選擇放棄，也在一定程度上說(shuō)明固態(tài)電池最后的研發(fā)沖刺階段比已經(jīng)完成的90%的里程都要艱難險(xiǎn)阻。

總之，對(duì)于固態(tài)電池來(lái)說(shuō)，無(wú)論是技術(shù)指標(biāo)上的能量密度、循環(huán)壽命、安全、成本等要素，缺少哪一個(gè)，都是規(guī)模商業(yè)化路途的攔路虎。

無(wú)論企業(yè)是仍然堅(jiān)持全固態(tài)電池路線，還是折中選擇半固態(tài)路線，固態(tài)電池的技術(shù)路線都存在不確定性。

68、行業(yè)內(nèi)的主流觀點(diǎn)認(rèn)為，半固態(tài)電池或許能夠在2025年左右實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，但全固態(tài)電池完全實(shí)現(xiàn)商業(yè)化至少還要10年的時(shí)間。

69、十年的時(shí)間線發(fā)展，固態(tài)電池最終到底是不是動(dòng)力電池的終極路線，也沒(méi)人能百分百確定。

工業(yè)產(chǎn)品從研發(fā)到驗(yàn)證與落地，沒(méi)有個(gè)十年的時(shí)間打底是走不出來(lái)的。

71、固態(tài)電池從材料到結(jié)構(gòu)再到制造技術(shù)仍然處在探索的過(guò)程之中。

72、作為新興的動(dòng)力電池選擇，也需要時(shí)間來(lái)沉淀與醞釀。

73、如此這般，才能為新能源汽車(chē)的里程長(zhǎng)久續(xù)航，顛覆革新汽車(chē)的百年行業(yè)，也為綠色出行的生態(tài)建設(shè)添磚加瓦。

本文到此結(jié)束，希望對(duì)大家有所幫助。