全固態(tài)電池的量產(chǎn)離我們還有多遠

如今電動汽車上所使用的大多是三元鋰電池或磷酸鐵鋰電池，其中三元鋰電池能量密度相對較高，且有更好的性能。

不過，三元鋰電池也遇到了性能瓶頸，即便是特斯拉這樣的頭部電動車企，其車上所搭載的三元鋰電池也僅有260 Wh/kg的能量密度。就算行業(yè)中能超過300 Wh/kg的能量密度，這也就已經(jīng)接近天花板了，三元鋰電池想大幅度提升能量密度，很難很難了。

眼看著三元鋰電池不給力了，電池研發(fā)人員和各大企業(yè)也開始另辟他境。

于是，固態(tài)電池就成了行業(yè)內(nèi)探討最熱的話題。

很多車企在開路嘗試固態(tài)電池。比如前段時間東風(fēng)汽車官宣，已經(jīng)交付了50輛配備固態(tài)電池的風(fēng)神 E70電動汽車，這事兒鬧得沸沸揚揚。

有人說東風(fēng)汽車對固態(tài)電池的研究在2018年就開始了，現(xiàn)在就量產(chǎn)真厲害；但有人說固態(tài)電池的應(yīng)用還需要更久的時間，這事聽起來有點“扯”。

今天我們就從固態(tài)電池發(fā)展的進度來分析和討論，固態(tài)電池是什么，它的應(yīng)用究竟離我們還有多遠？

固態(tài)電池是什么？

有的人可能聽過，傳統(tǒng)的液態(tài)鋰離子電池又被稱為“搖椅式電池”。兩端為電池的正負(fù)極，中間為液態(tài)的電解質(zhì)，中間有隔膜防止正負(fù)極短路。鋰離子像坐搖椅一樣在正負(fù)極之間來回跑，搖過來搖過去就完成了充放電的工作。

固態(tài)電池和三元鋰電池最大的區(qū)別就在于取消了電解液，使用了固體電極和固體電解質(zhì)。

這樣的改變不僅能大大提升鋰電池的能量密度，還能縮短充電時間。同樣的電量，固態(tài)電池體積將變得更小。

據(jù)品駕/品玩采訪某企業(yè)電池技術(shù)人員了解到，未來的固態(tài)電池能量密度將比現(xiàn)在的三元鋰電池提升30%-50%左右。

更重要的是，固態(tài)電池取消了電解液和隔膜，鋰電池就更安全了，更能有效降低自燃的概率了。可以說，全固態(tài)電池有望成為下一代動力電池的終極解決方案。

當(dāng)然，上面提到了固態(tài)電池的一大重點就是要將電解液取代，換成固態(tài)電解質(zhì)，同時也會取消隔膜。

有趣的是，東風(fēng)汽車在宣傳固態(tài)電池電動車時，對其能量密度以及電池的性能只字未提。沒有說比現(xiàn)在的三元鋰電池提升了多少，更沒有用行業(yè)比較流行的2170三元鋰電池，或是松下Panasonic的4680電池做對比。

從東風(fēng)汽車發(fā)布的官方消息來看，其交付的50臺風(fēng)神 E70電動汽車搭載的固態(tài)電池是由江西贛鋒鋰電提供的，且宣稱采用了固體電解質(zhì)隔膜等固態(tài)材料。

不過也可以看到，它仍然采用了固體電解質(zhì)隔膜。

據(jù)了解，贛鋒鋰業(yè)的固態(tài)電池采用的隔膜為固態(tài)柔性隔膜，電解質(zhì)為半固態(tài)。這里也比較清晰了，和此前蔚來發(fā)布的固液混合電解質(zhì)電池，它們還都算不上是嚴(yán)格意義上的固態(tài)電池。

不過，仍然不可否認(rèn)贛鋒鋰業(yè)量產(chǎn)的固態(tài)柔性隔膜電池，確實也具有相當(dāng)?shù)募夹g(shù)前瞻性：相比純液態(tài)電解質(zhì)的鋰電池，它也具有更輕薄、能量密度更高也更安全的優(yōu)勢。

而據(jù)了解，真正意義的固態(tài)電池（上文提到的全固態(tài)電解質(zhì)的固態(tài)電池）目前尚沒有一家車企實現(xiàn)商業(yè)化。

固態(tài)電池離我們有多遠？

固態(tài)電池實際上已經(jīng)提出了好多年，一直是處于研發(fā)和突破技術(shù)瓶頸的階段。如今，已經(jīng)有個別的消費類產(chǎn)品實現(xiàn)了固態(tài)電池的應(yīng)用。

但實際上，汽車所使用的固態(tài)電池和消費類產(chǎn)品的固態(tài)電池并不完全一樣。因為固態(tài)電池的電解質(zhì)會分為聚合物類、氧化物類、硫化物類，它們有著不同的性能表現(xiàn)。

這其中，消費類產(chǎn)品所使用的通常為聚合物電解質(zhì)，而電動汽車要搭載的固態(tài)電池大多應(yīng)為硫化物電解質(zhì)。寧德時代、松下、三星這樣的企業(yè)，都是計劃生產(chǎn)硫化物固態(tài)電池用作電動汽車的動力電池。

同時，我們看到氧化物電解質(zhì)的固態(tài)電池存在電導(dǎo)率低的問題。而贛鋒鋰業(yè)目前所做的固態(tài)動力電池恰恰就是厚膜氧化物固態(tài)電池，這也是為什么大家否定東風(fēng)汽車的原因之所在。

因此，對于硫化物電解質(zhì)的固態(tài)電池的量產(chǎn)仍需時日。至少到現(xiàn)在，包括清陶、比亞迪、寧德時代，或是歐美的一些電池企業(yè)在內(nèi)的各大企業(yè)，都沒有明確表示已經(jīng)可以將電動汽車所使用的固態(tài)電池進行商業(yè)化生產(chǎn)。

行業(yè)內(nèi)共同認(rèn)可的固態(tài)電池量產(chǎn)時間大約在2025年左右，目前仍然需要解決一些實際問題。

1月21日，美國固態(tài)電池公司Factorial Energy獲得2億美元D輪融資，領(lǐng)投方是梅賽德斯-奔馳和Stellantis集團，該公司就是要加速其固態(tài)電池的商業(yè)化生產(chǎn)和部署。

據(jù)悉，相比傳統(tǒng)三元鋰電池，F(xiàn)actorial Energy的固態(tài)電池每次充電可延長50%的續(xù)航里程。同時，奔馳表示希望在未來5年內(nèi)將固態(tài)電池技術(shù)引入批量生產(chǎn)，而Stellantis則希望在2026年前推出固態(tài)技術(shù)。

此外，賓利汽車也宣布將于2025年推出首款純電車型，新車或?qū)⒋钶d感應(yīng)充電和固態(tài)電池技術(shù)?？梢?，2025年是汽車固態(tài)電池最為關(guān)鍵的一年。這一年可能是汽車行業(yè)和鋰電池行業(yè)革命性的一年。

固態(tài)電池還需解決哪些問題？

固態(tài)電池盡管能量密度大，更安全，但是換做固態(tài)電解質(zhì)以后，電池內(nèi)部的離子活性會變差，也就是導(dǎo)電能力變差。

固態(tài)離子擴散速度只有液態(tài)的十分之一，現(xiàn)在的固態(tài)電池能量密度反而比液態(tài)低約40%，且成本更高。如果不解決這個問題，肯定是不行的。

其次，固態(tài)電池的固體界面接觸阻抗較大，發(fā)熱量也會增大，需要有合理的控制才行。

此外，固態(tài)電池目前存在循環(huán)不好的問題，要保證車主們頻繁的充放電使用場景，就要保證足夠的充放電次數(shù)。

最后，電動汽車固態(tài)電池的生產(chǎn)和制造成本必須要降到合適范圍內(nèi)，也就是要等待供應(yīng)鏈的成熟度。否則，只是做出幾十臺車使用的固態(tài)電池，完全沒有意義。固態(tài)電池未來將跑在多行業(yè)配合的綜合性賽道上，缺少一環(huán)都不行。

當(dāng)然，如果這些問題都被解決了，那量產(chǎn)的車規(guī)級固態(tài)電池就會大放光彩。這就如同電腦的傳統(tǒng)硬盤迎來了固態(tài)硬盤一般，用戶也都爽歪歪。

寫在最后：

新能源電動汽車的爆發(fā)可謂是跨時代的一筆，而固態(tài)電池取代三元鋰電池也將是革命性的。從固態(tài)電池的發(fā)展階段來看，科研人員還在逐步完善固態(tài)電池的一些缺陷，并且也在等待其商業(yè)化量產(chǎn)的契機。

2025年是值得期待的一年，如果固態(tài)電池真的到來，那會是一個改變汽車行業(yè)甚至是相關(guān)行業(yè)的一刻。