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不自燃、續航不焦慮的電池離我們還有多遠？(2/2)

電腦迷 2022-04-01 11:10:13IT問答

而容量方面，得益于固態電池穩定的結構，其能量密度能突破普通鋰離子電池 300Wh/kg~400Wh/kg 的天花板限制 —— 都說如今的鋰離子電池能量密度的天花板實際是安全性與堆料性能不斷博弈的結果 —— 例如三元鋰電池的正極（陰極）材料，就是利用了鎳的比能量高特性，才提升了鋰電池的能量密度，但鎳的含量高了，電池就越不穩定 —— 如果安全問題「解決」了，那么即使材料不變，鎳的含量可以進一步提升，而其它起穩定作用的元素則可以降低（如「鈷」），這樣的電池密度就再進一步提升。

（摘自：許曉雄的《全固態鋰電池技術的研究現狀與展望》）

以上兩點對于電池動力的汽車而言，都是利好的痛點改進 —— 一來提升電動汽車的安全性，二來大幅度提升電動汽車的續航能力和充電速度。

不自燃、續航不焦慮的電池離我們還有多遠？(2/2)

▲ 傳統鋰電池組封裝方式（左）與固態電池組封裝方式（右）

此外，還有重要的一點，就是動力電池組的封裝問題，傳統液態鋰電池組，一般是先生產出多個小電芯，再通過并聯 + 串聯的方式組合成更大電池組的，而電芯之間還需要有冷卻系統的布置，整個電池組本身的電芯的占比還不夠高；而固態電池，可以直接串聯堆疊封裝而無需冷卻系統的布置，這樣一來，相同空間內的電池組空間進一步壓縮，電芯占比提升，封裝的電池組容量也就再進一步提升了。

它離我們多遠？

最近有消息稱保時捷正研發的電動版 911 跑車將搭載固態電池，而這款固態電池將與 QuantumScape 共同合作開發；寶馬的首款固態電池車型或許最快于 2025 年上市；日產的首款固態電池計劃于 2029 年 3 月前推出。

不自燃、續航不焦慮的電池離我們還有多遠？(2/2)

而蔚來其實早在去年的 ET7 發布會上，就透露其第一款電動轎車 ET7 將會有搭載 150kWh （半）固態電池的超長續航電池包版本推出，最近的 ET7 終于開啟交付了，但這一版本卻仍未見蹤影，也沒有報價。

不過在最近的中國電動汽車百人會論壇上，這款電池的供應商「衛藍新能源」透露，用于這款車型的（半）固態電池將會在今年底、明年上半年正式量產交付，其能量密度可以來到 360Wh/kg 的水平，能換來 1000 公里的超長續航里程 —— 除了蔚來，衛藍新能源近期還獲得小米（小米長江產業基金）、華為（哈勃投資）等企業的進一步投資；而 SK、寧德時代、贛鋒鋰電等電池廠也開始加速固態電池的布局，可見已經有不少科技公司瞄準了固態電池的發展。

不自燃、續航不焦慮的電池離我們還有多遠？(2/2)

▲ 衛藍新能源 30Ah 固態電池電芯樣品

但值得注意的是，包括衛藍新能源在內，近期即將量產的固態電池實際上只是混合固態電池（根據液體含量不同俗稱半固態電池、準固態電池等），要實現真正的無液全固態電池，還需要一段時間來解決擺在面前的各種問題。

做全固態電池為什么那么難，這就不得不說到固態電解質對比起液態電解質的缺點了 —— 首先是鋰離子的通過率較低，它決定了電池內部陰陽極之間鋰離子的通暢性，前面提到的氧化物、硫化物、聚合物三種電解質類型里，數硫化物類電解質的通過率最高，但它的穩定性較弱，且成本較高；第二個問題出在固態材料的接觸程度遠低于液態材料，接觸面積小了，界面阻抗也就越高，鋰離子的通暢性再度受阻 —— 這都限制了材料能量的釋放。