相较于目前的锂电池,固态电池将现有的液体或胶状的电解质,替换成了固态,采用的材料无毒、平价、储量丰富,它体积小、重量轻,冷却性能佳,电池内部的化学过程能被精细化地控制。现有电池的易燃、里程不足、使用寿命短、充电太慢等痛点都被解决。
根据BloombergNEF的报告,固态电池的成本有望降至锂电池的40%,但在2033年到2034年之前,都不会低于锂电池的50%。虽然价格会是普及化的阻碍,但环保也是一个卖点,部分消息灵通、技术敏感的消费者,不满足于官方宣称的零排放,会在意电动车的整个生命周期,以及对供应链的影响,会愿意为更绿色的技术买单。
对固态电池性能和寿命造成重大影响的难点之一,是其中生成的枝晶,不少固态电池的研究皆致力于此。比如劳伦斯伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley Natio
nal Laboratory)研究出一种柔性复合固态电解质,这种聚合物内有微孔,孔中填充了纳米级的陶瓷粒子,以在成核阶段,抑制枝晶形成;三星则是使用Ag-C作为电级材料,避免枝晶产生。目前研究机构、电池制造商、材料学家,仍在探索合适的化学配方和材料,以确保固态电池能提供足够动力,经受住更多次的充放电,克服易短路的缺陷。
时下车企就固态电池正在展开激烈竞争,看谁可以第一个以成本效益优异的方式量产。除丰田、日产等采取自研的方式,不少车企早早布局,积极投资固态电池的初创企业。大众自2012年起即开始与QuantumScape合作,到2018年已是其最大股东。Daimler AG选择Blue Solutions作为合作方,已在巴士上使用固态电池,曾因短路问题召回过。中国方面,北汽汽车和清陶(昆山)能源发展股份有限公司已于去年联手推出了首辆搭载固态电池的电动原型车。
相较之下,宝马的电池计划有些姗姗来迟。在今年五月,宝马与福特等公司注资Solid Power,金额达1.3亿美元。Solid Power能利用现有锂电池生产设施生产下一代固态电池,而且已于去年提供过一批固态电池给福特和宝马验证。按照宝马的规划,宝马将在2025年前推出首辆固态电池技术展示车;2025年,宝马将启用Neue Klasse电动车平台,并于2030年实现固态电池的量产,从锂电池过渡到固态电池。
NEED TO KNOW车企虽然加大了对固态电池的投资,但现阶段也没有减少对锂电池的投入。如今的锂电池生产成本已近100美元/千瓦时,与内燃机相当,进化到下一代,可能已能胜任巴士、卡车上的使用。锂电池仍有无限的潜力。目前车企有试图通过建厂降低电池的成本,也有通过替换高价、稀有、会产生污染的材料,来进一步使电池价格更亲民、电池使用更环保。
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