全固态电池能跑1500公里?从“产线贯通”到普及还有多远

最近一段时间内有关全固态电池的消息很多。有企业宣布产线贯通,也有产品被赋予超长续航的想象空间。于是很多人开始追问,纯电动车是不是很快就会普遍达到1500公里以上,燃油车的市场地位也会随之改变吗?

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真正需要搞清楚的是实验室里可以跑多远的问题,而不是电池什么时候才能稳定生产、装车使用,并以消费者能接受的价格进入市场。

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产线贯通并不等于大规模量产。

一条电池生产线从实验验证到商业化一般要经过工艺试验、中试验证、小批量试产和规模化生产等几个阶段。前期产线主要的工作就是确定设备、材料和工艺之间能否配合运行,重点看的是流程是否打通、产品性能是否达到设计目标。

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这类产线的产能只能做到几十兆瓦时或者几百兆瓦时,而吉瓦级工厂则是面向大规模乘用车市场的。中试线可以生产出样品说明技术具备继续验证的基础;但是要支撑数万辆甚至数十万辆汽车还要解决良品率、生产节拍、设备稳定性、材料供应以及长期安全等问题。

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电池名称也不能只看宣传语。

目前市场上许多被称作“固态电池”的产品其实仍然属于半固态或者固液混合电池。它减少了液态电解质的使用,但是内部并不是完全没有液体成分。真正的全固态电池需要用固体电解质代替液态电解液和传统的隔膜。

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两者虽然名称相近,但是制造难度差别很大。半固体电池可以沿用部分现有的液体电池工艺进行改进,在装车速度上比全固体电池快;而全固体电池涉及材料、界面、压力控制以及生产环境等各个方面的问题,不能简单地理解为把液体换成固体。

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1500公里续航也还要看测试条件。

电芯能量密度高,并不意味着整车一定能达到同等水平。电芯装进车辆后,还需要加装外壳、电池管理系统、热管理装置、连接结构以及安全防护部件等,这些都会造成额外的重量。电池包的实际系统能量密度一般要低于单体电芯测试数据。

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如果一辆车要在真实道路环境下实现1500公里续航,则除了电芯性能之外还必须考虑电池包重量、车辆风阻、轮胎、空调使用情况以及温度变化等因素的影响。实验室恒温试验和冬季高速满载出行并不是同一类场景。单纯的用电芯能量密度乘以电池容量容易高估最终表现。

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全固态电池真正的难题就出在“做出来之后的稳定制造”。

目前所涉及的技术路线主要有硫化物、氧化物、聚合物等。硫化物电解质离子传导能力较好,但是对水分和空气环境比较敏感,在生产车间中需要更加严格的干燥和气氛控制,原材料成本也比较高。氧化物材料稳定性比较好,但是质地偏硬、界面接触困难等问题也会出现在电池循环过程中电极材料膨胀收缩的影响上。聚合物路线加工相对容易一些,但是常温下离子传导能力差,使用条件受限。

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这些问题不是靠一个参数的提高就能解决的,而是在整条生产链上同时完成。

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材料价格、设备改造、生产良率、封装工艺和安全验证任何一个环节成本过高都会最终传导到整车售价上。这也是全固态电池暂时不能快速普及的原因。即使样品性能非常出色,但是如果生产的成本明显高于成熟的磷酸铁锂和三元锂电池,则车企也很难把它们直接装进十几万元的主流家用车中去。高端车型、性能车型或者对重量、安全性有特殊要求的应用场景,更有可能成为早期落地应用的一部分。

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产业节奏的未来几年大概会是分阶段推进的态势。半固态电池可以先在少量高端车型上进行装车应用,真正的全固态产品则要经过小批量示范以及长期可靠性测试之后才有可能得到推广应用。就何时进入大众市场而言,还要考虑材料成本、生产良率以及供应链成熟度等因素,不能只根据某一条产线启动就下定论。

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所以看到续航1500公里或者全固态产线贯通的时候,最重要的是继续追问三个问题:是电芯数据还是整车实测?产品是半固态还是全固态?产线是否已经具备稳定的大规模供货能力呢?

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电池技术的发展确实一直在进行,但是从样品到商品、从高端试用到普遍消费之间还存在着多年的工程验证。全固态电池值得期待,但是还没有快到让普通消费者立刻告别现有动力技术的程度。理性看待“突破”和“普及”之间的距离,也许比单纯追逐一个续航数字更重要。

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