一、什么是固态电池
更轻:伴随电极与电解质迈入全固态,锂离子电池的材料体系也会发生相应变化,电池能量密度提升的同时,电池单体、电池组甚至电池包的重量也随之下降。综合当前报道,“试制”阶段的全固态电池能量密度已可达300-400Wh/kg。 更薄:舍弃液态电解质与隔膜材料后,正负极间仅剩固态电解质,因而两极间的距离可缩短至十几微米,甚至更低。 更稳定:虽然固态陶瓷氧化物电解质自身较“脆”,但依旧具备一定的柔性,配合相应的封装材料,电池在经受上千次也可保证性能不会衰减。 更安全:眼下,造成锂离子电池自燃、爆炸的原因有很多,而热管理失效和锂枝晶问题仍是主要因素。所谓热管理失效,是由于电池包需要上千个电池单体组成,常规锂电池电解质中的有机物,有概率在高温下发生氧化分解或副反应并产生气体,造成电池鼓胀甚至爆炸;而锂枝晶则是电池在充放电中难以规避的问题,如果枝晶间电解质隔膜穿透,便会造成电池短路,进而引发自燃。虽然固态电池并非“不可能”产生枝晶,但能够得到抑制,且全固态电池中不易生长枝晶,伴随科技手段进步,枝晶问题也有望得到解决。
二、固态电池与纯电动汽车的未来
1、作为对固态电池呼声最高的车企,大众集团已向Quantum Scape注资一亿美元用于开发固态电池,并在牵手国内的宁德时代不久后,大众集团首席执行官赫伯特·迪斯称,大众集团将在欧洲建厂生产固态电池,并有望在2024-2025年间实现量产。不过也有外媒认为,大众集团可能在2020年底开始布局固态电池。 2、宝马集团于2017年牵手Soild Power开发固态电池,同时与国内的宁德时代展开合作,布局电气化车型。 3、丰田也是较早着手研发固态电池的车企之一,除了与松下共同发力外,其侧重硫化物固态电解质技术路线也已曝光,且外媒称丰田有望在2022年推出搭载固态电池的车型。聚焦国内,与丰田达成伙伴关系的是宁德时代与比亚迪,“巧合”的是,宁德时代目前在硫化物固态电解质领域已取得初步进展,而比亚迪在2017年申请了一项固态锂电池正极复合材料专利,眼下正推动固态电池迈向商业化。 4、现代集团已投资Ionic Materials用于固态电池研发,而为后者出钱的还有三星和戴森。 5、本田在发力固态电池领域选择的伙伴也是松下,同时该品牌与宁德时代展开了合作,而本田与通用还“官宣”共研“下一代”电池技术,只是除了燃料电池外,尚未透露更多细节。
三、固态电池不会是终点
1、氢气的制备、运输成本不容忽视; 2、无论生产还是落脚车型端,安全问题也需要更多技术背书; 3、相比充电桩和充电站升级,氢燃料网络的建设需要更多成本和时间。
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●董长征:丰田求变 | 创见
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