锂电池已到天花板！车企押宝固态电池，续航达1000km，破解里程焦虑

如果说锂电池打开了电动车时代的大门，那固态电池或许能让这一时代走的更远。

 

经过过去十余年发展，新能源汽车液态电解质锂电池能量密度已经提高到250Wh/kg，距离业内公认的300Wh/kg天花板已十分接近，动力电池能量密度正在迫近极限。而频发的起火事件，也在无形中增加了消费者对新能源汽车的疑虑。

 

新能源汽车的飞速发展，对动力电池提出了更高要求，市场也对下一代动力电池技术展现出了极高的期待。

 

不少业内人士认为，近两年热度才起的固态电池，是打破限制，让电池能量密度、安全性更上一层楼的关键。

 

固态电池能量密度是普通锂电池的十几倍，充电速度也是锂电池的几十倍，这就使得搭载该电池的新能源汽车拥有更高的续航能力。同时，由于其内部的电解液为固态，所以安全性更强，越来也多的业内对能量密度更高且更安全的固态电池给予厚望。

 

在电池革新正式拉开序幕的当下，固态电池也成为了各家车企下一步抢占的高地。

 

固态电池已下战场

 

众所周知，磷酸铁锂具有放热启动温度高、放热慢、产热少、材料在分解过程中不释放氧气不易起火四大优势，但能量密度远不及三元锂电池。但三元锂电池热稳定性差、安全性差，又是一个不争的事实。

 

因此，在过去很长一段时间，磷酸铁锂电池和三元锂电池两种路线之争始终在持续。最终因不少乘用车企过度追求续航里程，三元锂电池成为了胜者。

 

但经过了过去十多年的发展,锂电池能量密度水平已从初始时的100Wh/kg提升到了250Wh/kg左右。即便是特斯拉目前用的全球能量密度最高的动力电池，能量密度也不过300Wh/kg，而这已经是业内公认的液态电解质锂电池天花板。

 

这意味着，动力电池能量密度正在迫近极限。而打破极限最好的方法可能就是：选择固态电池。

 

所谓固态电池，是指结构中不含液体，所有材料都以固态形式存在的储能器件。与液态锂电池由正极材料+负极材料+电解液和隔膜组成不同，固态电池只有正极材料+负极材料和电解质。对比之下，固态电池没有了易燃易爆的液态有机电解液，且不带腐蚀性，安全性能自然得到了提升。

 

同时，固态电池中电极和电解质交替排列，易于叠层化。因此，固态电池的能量密度比锂电池高，在电池尺寸相同的前提下，固态电池能提供更多的电能，“拯救”新能源汽车孱弱的续航。

 

只是，若想作为新能源汽车的能源主力，固态电池也有亟待解决的课题——成本。

 

眼下，固态电池的成本被认为是锂电池的4倍以上，而在纯电动汽车中，电池成本大约占30%-40%。因此，搭载固态电池的新能源汽车的售价将极大可能远高于搭载锂电池的新能源汽车。这也将令新能源车企失去部分价格敏感性用户。毕竟只有当性价比提高了，才有可能获得更多用户。

 

“全固态电池实现量产应该是在 2030 年之后，当然假如有巨大的科学突破，有可能会在 10 年之内发生。按照目前的进展，应该是还需要十年时间。”美国国家发明家科学院院士、宾夕法尼亚州立大学机械工程、化学工程和材料科学与工程系讲席教授王朝阳曾就固态电池的未来谈了自己的观点。

 

“未来十年的主流还会是三元、铁锂、镍锰，半固态技术上肯定可以实现，主要是要解决商业化的问题。” 在不久前的蓝皮书论坛上，蜂巢能源科技有限公司董事长兼CEO杨红新明确表示，未来十年可能会走向半固态，但是能不能卖出去，要打问号。

 

孚能科技董事长王瑀也认为半固态肯定是未来的发展方向，“谁也不愿意在生产电池过程当中有隐患，用了半固态电池，你的工厂再不会出现起火的问题”，终极目标还是要从材料本身去彻底解决这个问题。

 

半固态电池，或将成为过渡时期的最佳选择。

 

新赛道上的角逐

 

尽管大家对固态电池究竟何时才能商业化还没有形成共识，但一个不容忽视的事实是，固态电池的实用化竞争已经拉开帷幕，在全球新一轮动力电池竞赛中，固态电池也已成为了投资热点。

 

作为市值已破千亿的动力电池龙头企业宁德时代，在动力电池的研发上属于第一梯队，已在五年前其就已展开了硫化物固态电池上的研发。目前容量为325mAh的聚合物锂金属固态电池能量密度达300Wh/kg，可实现300周循环，容量保持率为82%。全固态电池还在开发中，预计2030年后实现商品化。

 

宁德时代以外，包括天齐锂业、南都电源等在内的新能源汽车产业链上下游龙头公司也纷纷布局固态电池领域，以期在行业起量时得以占据一席之地。

 

新赛道上，主机厂也在纷纷布局，寻找掌握电池技术主动权的新良机。

 

技术派丰田，或许是最早在这一领域开始布局的车企。早在2010年，丰田就推出过1000公里续航的固态电池，只是因为成本原因没有商用。根据目前规划，丰田希望2025年前将全固态电池推向商用化，目前正在讨论2021年内公开试制车。

 

同样是日系代表的日产则将全固态电池商用化的时间表挪到了2020年代的后半段。而本田在这一领域也有相应布局，其在固态电池与松下、宁德时代等伙伴合作的同时，也与通用共研“下一代”电池技术，只是部分细节仍未得到证实。

 

宝马，计划在2025年前推出首辆固态电池技术展示车、2030年上市。福特和现代，也在这一领域展开了布局，二者已经对一家固态电池公司Solid Power进行了投资。

 

在全固态电池方面，大众的态度或许是最明确的，“全固态电池是锂离子电池开发的最终章。”目前，大众正在与美国初创企业Quantum Scape合作开发全固态电池。按照规划，其固态电视量产的时间将会在2024-2025年间。

 

新势力方面，蔚来走在了前列。今年年初，蔚来发布了一款单体能量密度达360Wh/kg的150kWh固态电池包产品，计划将于2022年第一季度装车。

 

作为新能源汽车中国品牌的代表，比亚迪在固态电池这条赛道上的声量虽然不大，但在四年前就已经申请了一种全固态锂离子电池正极复合材料及固态锂离子电池发明专利，在这一领域做了技术储备。

 

主机厂和电池巨头的纷纷布局，自然是因为相中了这一块蛋糕的甜美。只是，这一杯羹并不容易吃到口。

 

从“液态”到“固态”，迈出的每一步都不容易，即便是“半固态”，也需要面临规划化生产、成本与商业性、供应链配套等多重问题。但无论怎样，为了能让新能源汽车走得更远，动力电池这道坎都必须要迈过去。

 

来源：腾讯汽车