固态电池喊了多年,2027年能否真正走进普通汽车?

关于固态电池的讨论,经常用两个数字来带偏:续航里程达到1000公里、充电时间只有10分钟。从实验室样品到稳定装车再到普通消费者买得起中间并不是一步之遥。

固态电池喊了多年,2027年能否真正走进普通汽车?-有驾

目前更准确的判断是固态电池正在接近产业化验证阶段,但是还没有进入大规模普及期。首先要区分清楚一个概念,很多新能源汽车使用的液态锂电池正负极之间用的是液态电解液来传导锂离子。半固态电池是在此基础上减少液态成分、增加固态电解质;真正的全固态电池需要基本取消所有的液体电解质。

市场宣传中出现的“固态电池”,并不一定等于全固态产品。已经有部分半固态电池尝试装车,它们可以在能量密度和安全性方面带来改善,但仍属于从液态体系向全固态体系过渡的技术路线。

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这方面的差别很大。市场上所说的“solid-state battery”(即所谓的solid-state battery),它不一定是全部是固体的、不含任何液体成分的产品。已经有一些半固态电池开始装车了,在能量密度和安全性方面有所改善,但是仍然属于从液态体系向全固态体系过渡的技术路线。

固态电池最大的优势就是材料体系的变化。固态电解质不容易流动,也没有传统的有机电解液那样明显的可燃风险。理论上它更适合与高镍正极、锂金属负极等材料结合使用,可以进一步提高电池的能量密度。

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如果能量密度增加的话,那么汽车就能够在不增大电池重量的前提下获得更长的续航里程;如果快充和热管理问题一起解决,则补能时间也可以继续缩短。这些优势并不是凭空出现的,而是建立在材料、结构改进的基础上。

但是,“理论上可以做到”和“量产车稳定做到”是两个不同的概念。

全固态电池目前还存在着一些难关。固态电解质需要具有离子传导性、机械强度以及化学稳定性;电解质与正负极之间如果接触不良,则会引起电池内阻升高;锂金属负极在充放电过程中还会产生枝晶,从而带来短路风险。

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更难的是制造环节,在实验室里做出一枚性能好的电芯,并不能保证将同样的性能复制到数百万个产品上。生产压力、材料一致性、封装工艺、良品率和长期循环寿命都会影响成本和安全。

因此,行业普遍提到的2027年前后,更可能是一个重要的验证节点而不是全民换装的起点。部分企业曾经公布了在这一时间段进行小批量试制、交付或者搭载验证的工作计划,“小批量”同“大规模商业化”之间常常还有产能、价格和可靠性三个门槛。

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首批全固态产品即使出现,也更有可能先被用于高端车型上,并且产量很少,价格较高。车企要通过真实道路使用来检验电池在高低温、快充、碰撞以及长周期使用中的表现。只有当生产良率提高、材料成本降低时,固态电池才能从展示技术变成主流配置。

不能将企业公布的发布时间表简单地当作某一年之后所有的新能源车都更换为固态电池的时间点。企业说的可能是试产、样品、示范应用或者小规模交付,而消费者所理解的则是大规模商业化生产。与此同时,液态电池也没有停在原来的位置上。高压快充、麒麟电池、刀片电池以及更成熟的热管理方案,都在不断地改善现有的锂电池续航里程数和补能能力以及安全性。

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不能把企业的公布时间表当作“某年之后所有的新能源车都采用固态电池”的时间点。企业所说的可能是试产、样品或者示范应用,而消费者所理解的则是大规模商业化生产。在液态电池发展初期,液态锂离子电池是主要的储能方式之一;但是随着技术的发展和进步,在近十几年里出现了一些新的、更先进的材料和技术,并且也逐步成为了主流的选择。

安全问题不能用一句话“固态不燃”来概括。电池安全由电芯材料、结构设计、电池包防护、热管理系统以及管理软件等各方面决定。半固态仍然含有液态成分,全固态也不意味着任何情况下都不会发热或者失效。针刺测试可以解决一部分的问题,但是不能代替全部的安全验证工作。

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因此2027年可以被看作是固态电池产业化进程中的一个观察窗口,即谁能把样品做出来、谁才能把它稳定、持续、低成本地生产出来。 对于准备近期购车的人来说,并不需要因为等待一个尚未全面普及的技术而无限期的观望。现有液态电池还在不断地进步,固态电池还需要经过小批量验证和成本下降。决定它能否走进千家万户的是发布会上给出的续航数字,是多年使用后可靠性的表现以及消费者是否愿意承受其价格。

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