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受各大厂家推崇的固态电池真的能成为电动车行业爆发的希望?

  日前,据有关消息称,丰田将在今年内推出一款固态电池,该电池可提供500公里续航。据丰田官方介绍,

详细介绍

  日前,据有关消息称,丰田将在今年内推出一款固态电池,该电池可提供500公里续航。据丰田官方介绍,这款固态电池有望成为液态电解质锂电池的可行替代品,该电池在10分钟内便可从空电充至满电,充电速度上接近于传统燃油车加油,并且仅有极小的安全隐患。

  在对新能源汽车的配套方面看,丰田虽然将在今年内公布该固态电池,但搭载该固态电池的原型车需要到2022年才能推出,并且按丰田的计划,其量产时间要在2025年左右。而在固态电池领域,丰田汽车具有全球公认的领先优势,公开资料显示,丰田目前已拥有固态电池相关专利1000多项。

  其实与我们现在所使用的液态锂电池相比,车企们早已涉足固态电池的开发,试图从另一种特有形式来攻破目前液态锂电池所面临的难题,因此固态电池也被公认为下一代动力电池,并或将取代液态电解质的锂离子电池。在目前,包括宁德时代、比亚迪、国轩高科等多个相关企业都声称在该领域有深度研究,乃至不少企业、高校已参与到固态电池的研发中,如戴姆勒、菲斯科、中国锂电巨头、法国石油公司道达尔以及麻省理工大学和斯坦福大学的衍生企业。

  从发展前景而言,固态电池似乎有着极大的诱惑力,但从应用层面而言,固态电池真的会是电动车最合适的能源载体吗?而如果固态电池真正得以普及,它又能否为电动车带来真正的爆发时代呢?

  如今我们所能看到的液态电解质锂电池,其最明显的短板就是因不稳定性而带来的安全隐患及不同环境下,性能下降对行车带来的明显影响,例如电池自燃及冬季续航能力大幅下降等都是液态电解质锂电池目前所面临的核心问题。而固态电池的优势则在于填补了液态电池的这些短板。

  我们一般看到的电动车自燃都是在充电情况下发生,之所以会出现这个问题,主要是因为液态电解质电池在充电过程中锂枝晶的生长容易刺破隔膜,引起电池短路,从而导致电池内部结构产生不稳定变化,导致自燃发生。而且基于电解液的运动特性,在低温环境下,电解液粘度会变大,离子传导速度变慢,造成外电路电子迁移速度不匹配,因此电池出现严重极化,充放电容量出现急剧降低,这也就是为何电动车在极寒地带会出现严重亏电情况。

  而相对的,固态电池则没有上述液态电池的烦恼,主要是因为固态电池在结构上与液态电池有着本质上的区别。传统的锂电池两端为电池的正负两极,中间为电解质(液态),在锂离子从正极到负极再到正极的运动过程中,电池的充放电过程便完成了。而固态电池是一种使用固体电极和固体电解质的电池,可以抑制锂枝晶、不易燃烧、不易爆破、无电解液走漏、不会在高温下发生副反应等,这就意味着固态电池能够完美避开液态液态电解质的特性影响,成为更安全的电容载体。

  而且固态电池的能量密度更高,对于普通的液态电池而言,一般能达到300Wh/kg已是最高,但是超过500Wh/kg则被认为是不可能。而固态电池可以不必使用嵌锂的石墨负极,直接使用金属锂来做负极,这样可以大大减轻负极材料的用量,使得整个电池的能量密度有明显提高。固态电池研发可提供的能量密度基本可达300-400Wh/kg,其起点便是液态电池的终点,可以说是有着相当可观的发展潜质,也正是如此,固态电池也被认为是电动车的理想电池。

  相比性能上的短板,之所以需要固态电池尽快入局,还在于填补液态电解质锂电池的另一大问题-寿命。根据中国汽车技术研究中心数据显示,2020年国内累计退役动力电池超过20万吨,如果这些锂电池处理不当,将会对环境造成长达50年的污染。此时将会衍生出两个相当重要的问题,一是伴随着电动车在市面上不断地流通,液态电解质锂电池的市场保有量只会不断增加,而且基于其较短的寿命(一台纯电动汽车,保守预估5-7年时间电池衰减到80%以下就将进入报废环节),退役下来的液态电解质锂电池只会逐年递增,其处理压力也只会逐年增大。

  二是基于车企对于这些液态电解质锂电池的回收能力,电池回收是需要经过拆解翻新再拼装成新的动力电池后,才能重新装载在电动车上,而在这当中产生的成本无疑是巨大的。但当然,也有人说动力电池回收是电动车衍生出的新一个蓝海,但如果在循环性更强的固态电池入局后,电动车的电池寿命将获得显著提升(理想情况下,固态电池循环使用能够达到45000次左右。)动力电池回收这一片蓝海或许会迎来不小的冲击。

  其实从电池特性而言,固态电池的各种好处也显而易见,而最重要的是,固态电池解决了如今电动车的可靠性和充电效率两大核心问题,这也是消费者选择电动车时的核心顾虑。而且从续航焦虑的深层因由来看,如果丰田的固态电池线分钟内将电池从空电充至满电,那基本填补了电动车在续能上与燃油车的差距,这无疑是电动车对燃油车的最大冲击。

  而且从全球各个国家的新能源战略来看,如今多个国家都将禁售燃油车提上日程,基本规划时间都在2025年(荷兰、挪威)、2030年(美国(加州)、德国、印度)及2040年(法国、英国)之间,而丰田所说的固态电池将在2025年实现实车应用,也正踩中了最早的燃油车禁售节点,如此一来也顺畅地接轨了全球汽车发展趋势。

  电动车究竟好不好,这个问题放在现在其实还为之尚早。因为对于电动车而言,其仍存在相当巨大的发展潜力,这也是为何新能源汽车即便是在技术还未完全成熟时,仍能吸引一的投入和关注。但值得肯定的是,伴随新能源汽车而来的新时代将改变汽车行业的未来格局,或许固态电池的到来,将是引领这一行业爆发的另一契机。