【消費電子實驗室-2023/2/23】近日，日產歐洲研發高級副總裁David Moss表示，日產已經成功開發出全固態電池，目標是2025年開始試生產，2028年生產一款由固態電池驅動的全新電動汽車。早前德國寶馬集團也宣布，寶馬將打造全固態電池中試生產線，2025年推出首輛原型車。
國內固態電池板塊也在爆發，不少企業也下場開始了固態電池的研發進程，國內已經有部分車企推出了搭載半固態電池的電動車。我們知道，對于電動汽車的發展來說，電池技術的進步是整個電動汽車發展與競爭的關鍵一環。 由于固態電池有續航持久，回血快，壽命長的特點，因此，它很可能是下一階段的電動汽車競爭的重要的變革性技術。  電動汽車的核心成本就在電池上，從電動汽車的未來方向來看，電池技術的瓶頸是限制整個電動汽車突破的核心一環，目前電池存在續航短板、充電時間長以及電池壽命衰減、冬天怕冷、夏天怕熱等局限，誰能在這一環攻克行業痛點，實現用戶體驗層面的突飛猛進，彎道超車的可能性是存在的。 特斯拉日前的重大進展也是在電池技術上——4680電池，相較于前一代電池，4680電池在能量方面提高5倍、續航里程提高16%、動力方面提高6倍、成本方面降低14%。 這種圓柱電池采用大電芯，單體比小圓柱電池要大5-6倍，系統集成效率會更高；并且其生產自動化程度高，標準比較統一，后期的能量密度也會較高。特斯拉提出的干電極技術相比傳統的濕法技術，干法電極成膜的均勻度和一致性更難控制，而電動汽車電池的電極又較大較厚，因此生產的難度更高。 不過， 從進展來看，特斯拉正在將4680電池帶入規模量產的前夜，也加速了行業對于大圓柱電池的關注與跟進。目前已經有不少整車廠、電池廠商已經在快速跟進。 不過特斯拉的4680電池依然是液態電池的延續性創新，而固態電池其實已經走出了這種延續性創新路徑。 從類型來看，目前市面上的動力電池主要有兩種，一種是磷酸鐵鋰電池，另外一種三元鋰電池。三元鋰電池能量密度更高，續航里程更長，但由于安全性差的短板，已經逐步被磷酸鐵鋰所取代，目前大多數新能源起火事故，都和三元鋰電池有關。 這兩種電池的結構差不多，主要由正極、隔膜、負極，再灌上電解液制造而成，它們統稱為液態電池。 固態電池與現今普遍使用的鋰離子電池和鋰離子聚合物電池不同的是，它是一種使用固體電極和固體電解質的電池，固態的電解質具有的密度以及結構可以讓更多帶電離子聚集在一端，傳導更大的電流，進而提升電池容量。此外，它采用鋰、鈉制成的玻璃化合物為傳導物質，取代以往鋰電池的電解液，大大提升鋰電池的能量密度。
簡單來說，與目前的鋰電池相比，固態電池優勢相當明顯：首先是它的充電速度可提高幾倍以上，而且不受溫度限制；其次是能量密度翻倍，續航里程達到1000km以上；更重要的是，由于固態電解質具有不可燃性、無腐蝕性、無揮發、不會漏液等特性，化學性質更穩定，穿刺后也不用擔心安全問題。 雖然目前包括大眾、豐田等傳統車企，蔚來、合創等新勢力品牌，以及寧德時代等電池企業，都對固態電池有研究開發規劃。不過截止到目前，固態電池在全球范圍都沒有落實到工程量產階段，而日產是首家宣稱已經成功開發出全固態電池，國內更多企業是采用半固態電池作為過渡方案。 半固態是過渡方案，避免陷入重營銷、玩概念的路子。當前，許多國內企業已經實現量產半固態電池，搭載半固態的車型有東風E70、嵐圖追風以及搭載贛鋒鋰電三元固液混合鋰離子電池的純電動SUV賽力斯SERES-5計劃于2023年3月開始交付。此前，蔚來、賽力斯、長安深藍、嵐圖等多家新能源車企披露了半固態電池裝車進展。 半固態雖然名字上跟固態電池很相似，可實際上反而與當前的液態鋰離子電池關系更近，它仍需要電解液和隔膜，產品形態上并沒有本質上的創新，仍屬于改良型的方案。 不過在清陶能源聯合創始人李崢看來：從產線和工藝的角度來說，這種半固態跟傳統鋰離子電池相比，有30%的創新。但它實際上并沒有解決固態和固態之間相接觸的界面不夠完美的問題，界面浸潤和黏合形成了工藝壁壘。 但從目前來看，日產的固態電池完全去除了電池中的液體元素，將大大提高存儲和電力傳輸的效率。不僅比鋰電池節省50%的成本，還將能源密度提高一倍，充電速度提高三倍。 簡單來說，日產汽車的固態技術是‘全固態’，去除了所有液態部分，這是它的領先之處。但是半固態仍然有液體電解質，液體會沸騰，依然會讓能量的儲存和傳輸的效率受到影響。 |
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