傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池不會(huì)是動(dòng)力電池的技術(shù)終點(diǎn)、固態(tài)電池是后鋰電時(shí)代的必經(jīng)之路早已是行業(yè)共識(shí)。

我們所期待的動(dòng)力電池技術(shù)革命，似乎馬上就要來(lái)了。不過(guò)，最“靠譜的”固態(tài)電池，但它依舊充滿了技術(shù)挑戰(zhàn)。

之所以今天會(huì)選擇這樣的一個(gè)話題，也是因網(wǎng)友們的一句話，現(xiàn)在新能源車型采用動(dòng)力電池為何始終徹底解決不了安全性以及電池老化、壽命短等問題。

那一直傳的神乎其神的固態(tài)電池到底有何優(yōu)勢(shì)之處呢？為何現(xiàn)在也沒能實(shí)現(xiàn)？本著為網(wǎng)友答疑也是自己重新回爐學(xué)習(xí)下，聊一聊相比傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池更好的固態(tài)電池為何遲遲沒能落地呢？

固態(tài)電池它是誰(shuí)？

首先我們說(shuō)固態(tài)電池優(yōu)勢(shì)前先要問問它是誰(shuí)？所謂的固態(tài)電池從字面上便可很好的理解，固態(tài)電池，將液態(tài)的電解液變?yōu)楣虘B(tài)，其固態(tài)電池大多數(shù)時(shí)候指的是固態(tài)鋰電池。

我們都知道傳統(tǒng)鋰電池，是由正極、隔膜、負(fù)極，再灌上電解液制造而成，而固態(tài)鋰電池，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是電池里面沒有氣體、液體，所有材料都以固態(tài)形式存在，用固態(tài)電解質(zhì)代替隔膜和電解液。

目前來(lái)說(shuō)，主流的固態(tài)電解質(zhì)分為聚合物、氧化物、硫化物。而近日豐田汽車公開表示將于2021年正式亮相固態(tài)電池及相關(guān)技術(shù)。

而豐田汽車所走的技術(shù)路線則是采用硫化物作為固態(tài)電解質(zhì)?？梢哉f(shuō)這種固態(tài)電解質(zhì)各項(xiàng)參數(shù)都不錯(cuò)，同樣其他車企也在對(duì)固態(tài)電池進(jìn)一步研發(fā)。

固態(tài)電池的優(yōu)勢(shì)在哪里？

首先，固態(tài)電池一定程度上解決了電池的續(xù)航能力，目前量產(chǎn)電動(dòng)車使用的動(dòng)力電池中能量密度最高是特斯拉使用的21700 NCA三元鋰電池，電芯的能量密度高達(dá)260Wh/kg，它的鎳鈷鋁比例為8:1.5:0.5，屬于“高鎳電池”。

而業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為三元鋰電池的能量密度能夠達(dá)到300Wh/kg就到頭了，其最高電池能量密度可達(dá)400Wh/kg。

而固態(tài)電池可提供的能量密度可以達(dá)到傳統(tǒng)鋰電池兩倍左右。同時(shí)電池設(shè)計(jì)自由度增加，相同容量下電池變得更加輕巧，畢竟電池的續(xù)航能力就是新能源車的命。

反觀，現(xiàn)在新能源車型采用的三元鋰電池以及目前比亞迪帶來(lái)的磷酸鐵鋰刀片電池，前者擁有更強(qiáng)的能量密度，但其安全性以及壽命都要比刀片電池低一些。

不過(guò)，刀片電池目前量產(chǎn)能達(dá)到的能量密度也僅為140Wh/kg，體積能量密度達(dá)到230Wh/L。

并且，固態(tài)電池的物理性質(zhì)優(yōu)勢(shì)也是十分明顯。首先便是重量問題，可以直接使用金屬鋰做負(fù)極，從而減輕負(fù)極材料的用料。

并且在封裝、冷卻系統(tǒng)、縮小空間等方式均能減少電池重量，而且固態(tài)電池在理想狀態(tài)下，充電循環(huán)次數(shù)可達(dá)45000次左右。

值得注意的是，固態(tài)電池采用的固態(tài)電解質(zhì)，具有不可燃、不揮發(fā)、不腐蝕也不存在漏液的問題，在高溫下固態(tài)電池也不會(huì)發(fā)生起火，所以傳統(tǒng)鋰電池面臨的各種安全問題，它在一定程度上可以說(shuō)是成功的規(guī)避了。

同時(shí)，對(duì)于目前電動(dòng)車普遍存在的充電時(shí)間以及充電效率，固態(tài)電池似乎同樣能夠解決，目前搭載三元鋰電池的首要代表車型特斯拉，可以說(shuō)充電速度是比較快的，按照Model 3為例，實(shí)測(cè)快充時(shí)間為0.65小時(shí)。

但相對(duì)固態(tài)電池充電僅需十分鐘左右就可比肩目前市面多數(shù)充至80%電量的車型，而這也是新能源車型重要的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。不過(guò)目前能夠?qū)崿F(xiàn)快速充電業(yè)界還是有疑問。

綜合來(lái)看，可以確定的是，雖然在工作原理上固態(tài)電池與傳統(tǒng)的鋰電池并無(wú)區(qū)別。但是仔細(xì)來(lái)看，固態(tài)電池?fù)碛械闹T多優(yōu)點(diǎn)，在一定程度上解決了目前三元鋰電池、磷酸鐵鋰這些主流電池的一些技術(shù)瓶頸，同時(shí)為下一代鋰電技術(shù)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)依托。但是，雖然固態(tài)電池在現(xiàn)在車企眼中跟“寶貝兒”一樣存在，同樣它存在一些技術(shù)性的難點(diǎn)，也讓它在這么長(zhǎng)時(shí)間下也沒能成功落地。

固態(tài)電池同樣有“Bug”！

目前，技術(shù)層面上全固態(tài)電池還需要解決三個(gè)難題：第一便是離子導(dǎo)電率：（電導(dǎo)率是用來(lái)描述物質(zhì)中電荷流動(dòng)難易程度的參數(shù)。

電池中，電解質(zhì)的功能在于電池充放電過(guò)程中為鋰離子在正負(fù)極之間搭建傳輸通道以實(shí)現(xiàn)電池內(nèi)部電流的導(dǎo)通，決定鋰離子運(yùn)輸順暢情況的指標(biāo)被稱為離子電導(dǎo)率。）

上文也提及了固態(tài)電解質(zhì)的三種分類體系，但綜合而言無(wú)論哪一種聚合物體系，其中的離子導(dǎo)電率要遠(yuǎn)低于液態(tài)電解質(zhì)，而兩者的最大區(qū)別就是一個(gè)液體導(dǎo)電另一個(gè)是固態(tài)導(dǎo)電，所以鋰離子的通過(guò)率是一定程度決定了正負(fù)極相互運(yùn)輸?shù)耐〞承浴?/p>

第二點(diǎn)便是固態(tài)電解質(zhì)與正負(fù)極之間是以固體對(duì)固體的接觸，接觸面積小，緊密型要差很多。

而目前現(xiàn)階段大部分的產(chǎn)品仍需加入液態(tài)電解液用來(lái)緩解界面的阻抗作用，并且在一定程度上增加電導(dǎo)率。

第三點(diǎn)便是成本問題。因?yàn)楣虘B(tài)電池現(xiàn)在的技術(shù)難度很高，所以生產(chǎn)效率很低，導(dǎo)致成本高居不下，大概是三元鋰電池的幾十倍，導(dǎo)致無(wú)法大規(guī)模應(yīng)用，也算是固態(tài)電池的一大缺點(diǎn)，因?yàn)殡妱?dòng)汽車不是頂級(jí)超跑，是要成為未來(lái)主流的一種車型。

邦點(diǎn)評(píng)：

目前固態(tài)電池并沒有實(shí)現(xiàn)大面積的生產(chǎn)以及應(yīng)用，一切都只是最初的試驗(yàn)階段，沒有實(shí)行大規(guī)模的商業(yè)化。

固態(tài)電池可以說(shuō)它的優(yōu)點(diǎn)一籮筐，但最大短板價(jià)格以及本質(zhì)的技術(shù)難點(diǎn)尚未得到解決，但是對(duì)于這個(gè)全新的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，外有豐田汽車、LG化學(xué)、三星SDI，內(nèi)有寧德時(shí)代、國(guó)軒高科、蜂巢等鋰電企業(yè)在參與固態(tài)電池的研究，其打破難點(diǎn)也只是時(shí)間的事情。

目前，在車企行列中豐田以及大眾是固態(tài)電池布局靠前的車企；國(guó)內(nèi)的話表現(xiàn)最為猛烈的便是國(guó)軒高科，將在2022年開始進(jìn)行固態(tài)電池技術(shù)的迭代升級(jí)，生產(chǎn)高安全固態(tài)電池，2025年將生產(chǎn)出能量密度超過(guò)400Wh/kg的全固態(tài)電池。對(duì)此我們也拭目以待。

責(zé)任編輯：PSY