全固态电池的量产离我们还有多远

东河 · 发表于: 2022-2-23 17:23:41

源自：PingWest品玩

　　如今电动汽车上所使用的大多是三元锂电池或磷酸铁锂电池，其中三元锂电池能量密度相对较高，且有更好的性能。
　　不过，三元锂电池也遇到了性能瓶颈，即便是特斯拉这样的头部电动车企，其车上所搭载的三元锂电池也仅有260 Wh/kg的能量密度。就算行业中能超过300 Wh/kg的能量密度，这也就已经接近天花板了，三元锂电池想大幅度提升能量密度，很难很难了。
　　眼看着三元锂电池不给力了，电池研发人员和各大企业也开始另辟他境。
　　于是，固态电池就成了行业内探讨最热的话题。

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　　很多车企在开路尝试固态电池。比如前段时间东风汽车官宣，已经交付了50辆配备固态电池的风神 E70电动汽车，这事儿闹得沸沸扬扬。
　　有人说东风汽车对固态电池的研究在2018年就开始了，现在就量产真厉害；但有人说固态电池的应用还需要更久的时间，这事听起来有点“扯”。
　　今天我们就从固态电池发展的进度来分析和讨论，固态电池是什么，它的应用究竟离我们还有多远？
　　固态电池是什么？
　　有的人可能听过，传统的液态锂离子电池又被称为“摇椅式电池”。两端为电池的正负极，中间为液态的电解质，中间有隔膜防止正负极短路。锂离子像坐摇椅一样在正负极之间来回跑，摇过来摇过去就完成了充放电的工作。

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　　固态电池和三元锂电池最大的区别就在于取消了电解液，使用了固体电极和固体电解质。
　　这样的改变不仅能大大提升锂电池的能量密度，还能缩短充电时间。同样的电量，固态电池体积将变得更小。
　　据品驾/品玩采访某企业电池技术人员了解到，未来的固态电池能量密度将比现在的三元锂电池提升30%～50%左右。
　　更重要的是，固态电池取消了电解液和隔膜，锂电池就更安全了，更能有效降低自燃的概率了。可以说，全固态电池有望成为下一代动力电池的终极解决方案。
　　当然，上面提到了固态电池的一大重点就是要将电解液取代，换成固态电解质，同时也会取消隔膜。

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　　有趣的是，东风汽车在宣传固态电池电动车时，对其能量密度以及电池的性能只字未提。没有说比现在的三元锂电池提升了多少，更没有用行业比较流行的2170三元锂电池，或是松下Panasonic的4680电池做对比。

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　　从东风汽车发布的官方消息来看，其交付的50台风神 E70电动汽车搭载的固态电池是由江西赣锋锂电提供的，且宣称采用了固体电解质隔膜等固态材料。
　　不过也可以看到，它仍然采用了固体电解质隔膜。
　　据了解，赣锋锂业的固态电池采用的隔膜为固态柔性隔膜，电解质为半固态。这里也比较清晰了，和此前蔚来发布的固液混合电解质电池，它们还都算不上是严格意义上的固态电池。
　　不过，仍然不可否认赣锋锂业量产的固态柔性隔膜电池，确实也具有相当的技术前瞻性：相比纯液态电解质的锂电池，它也具有更轻薄、能量密度更高也更安全的优势。
　　而据了解，真正意义的固态电池（上文提到的全固态电解质的固态电池）目前尚没有一家车企实现商业化。
　　固态电池离我们有多远？
　　固态电池实际上已经提出了好多年，一直是处于研发和突破技术瓶颈的阶段。如今，已经有个别的消费类产品实现了固态电池的应用。
　　但实际上，汽车所使用的固态电池和消费类产品的固态电池并不完全一样。因为固态电池的电解质会分为聚合物类、氧化物类、硫化物类，它们有着不同的性能表现。

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　　这其中，消费类产品所使用的通常为聚合物电解质，而电动汽车要搭载的固态电池大多应为硫化物电解质。宁德时代、松下、三星这样的企业，都是计划生产硫化物固态电池用作电动汽车的动力电池。
　　同时，我们看到氧化物电解质的固态电池存在电导率低的问题。而赣锋锂业目前所做的固态动力电池恰恰就是厚膜氧化物固态电池，这也是为什么大家否定东风汽车的原因之所在。

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　　因此，对于硫化物电解质的固态电池的量产仍需时日。至少到现在，包括清陶、比亚迪、宁德时代，或是欧美的一些电池企业在内的各大企业，都没有明确表示已经可以将电动汽车所使用的固态电池进行商业化生产。
　　行业内共同认可的固态电池量产时间大约在2025年左右，目前仍然需要解决一些实际问题。

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　　1月21日，美国固态电池公司Factorial Energy获得2亿美元D轮融资，领投方是梅赛德斯·奔驰和Stellantis集团，该公司就是要加速其固态电池的商业化生产和部署。
　　据悉，相比传统三元锂电池，Factorial Energy的固态电池每次充电可延长50%的续航里程。同时，奔驰表示希望在未来5年内将固态电池技术引入批量生产，而Stellantis则希望在2026年前推出固态技术。

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　　此外，宾利汽车也宣布将于2025年推出首款纯电车型，新车或将搭载感应充电和固态电池技术。可见，2025年是汽车固态电池最为关键的一年。这一年可能是汽车行业和锂电池行业革命性的一年。
　　固态电池还需解决哪些问题？
　　固态电池尽管能量密度大，更安全，但是换做固态电解质以后，电池内部的离子活性会变差，也就是导电能力变差。

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　　固态离子扩散速度只有液态的十分之一，现在的固态电池能量密度反而比液态低约40%，且成本更高。如果不解决这个问题，肯定是不行的。
　　其次，固态电池的固体界面接触阻抗较大，发热量也会增大，需要有合理的控制才行。

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　　此外，固态电池目前存在循环不好的问题，要保证车主们频繁的充放电使用场景，就要保证足够的充放电次数。
　　最后，电动汽车固态电池的生产和制造成本必须要降到合适范围内，也就是要等待供应链的成熟度。否则，只是做出几十台车使用的固态电池，完全没有意义。固态电池未来将跑在多行业配合的综合性赛道上，缺少一环都不行。

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　　当然，如果这些问题都被解决了，那量产的车规级固态电池就会大放光彩。这就如同电脑的传统硬盘迎来了固态硬盘一般，用户也都爽歪歪。

■　结束语
　　新能源电动汽车的爆发可谓是跨时代的一笔，而固态电池取代三元锂电池也将是革命性的。从固态电池的发展阶段来看，科研人员还在逐步完善固态电池的一些缺陷，并且也在等待其商业化量产的契机。
　　2025年是值得期待的一年，如果固态电池真的到来，那会是一个改变汽车行业甚至是相关行业的一刻。

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