说到新能源汽车,就不得不说汽车的电池。电池作为新能源汽车的核心零部件之一,目前新能源汽车的电池主要是磷酸铁锂电池和三元锂电池,这两种电池都是液态电介质,液态电池的安全性有待提高。
目前大家认为安全性最高的是全固态电池,当前已成为各个电池厂家和车企备受关注的电池技术。那么,全固态电池,它到底有哪些先进之处呢,又将如何改变我们的生活呢?
今天,就让我们简单的了解下,毕竟我们也不是搞固态电池的科研人员,大概科普下全固态电池。
传统的液态锂离子电池内部的电解质是液态的,在充放电及碰撞时很容易易燃、易泄漏,从而引发燃烧、甚至发生爆炸。
全固态电池,是将液态的电解质换成了固态的电解质,就像给电池穿上坚固的“铠甲”,让他具备了良好的热稳定性和化学稳定性,能够有效的避免热失控,从而呢极大的提升了安全性。
目前,一些全固态电池能量密度可达到400-500Wh/kg,可以说固态的能量密度是液态电池的2倍。这意味着搭载它的电动汽车续航,有望轻易地就能突破1000公里。
电池老化也是常见的问题。传统的液态锂离子电池在充、放电时,液态电解质,与电极材料的化学反应,会损坏电极内部的结构,进而缩短电池的使用寿命。
但是,全固态电池中固态电解质,与电极材料界面相对稳定,可以减少副反应,延缓电极的老化,让循环寿命变得更长。这样,既降低了用户的更换成本,又提高了设备的使用效率,可谓一举多得啊。
另外,传统液态的锂离子电池,对温度比较敏感些,低温时候的液态电解质粘度会增加,离子传导速度会变慢。高温的时候,内部化学反应会加剧,更会加速老化。
全固态电池的固态电解质物理和化学性质都能稳定,能在更宽的温度范围内正常工作,拓宽了电池的应用场景。
目前电池行业,关于全固态电池的技术线路,大概有4种,下面分别介绍下。
硫化物路线,这种技术发展一直都备受行业关注,它的离子导电率比较高,接近于液态的电解液,能够实现快速的充放电,而且机械柔性也比较好,能够匹配高镍正极,与锂金属负极,理论上,能量密度能够达到400~500Wh/kg。
但是也存在一些缺点,①硫化物的制备,需要无水、无氧的环境,制造成本很高;②与锂金属负极容易发生一些副反应,这些副反应会影响循环寿命和安全;③空气稳定性差,容易污染环境,对环境不友好。
氧化物的技术路线,化学稳定性非常好,与现有产线的兼容性是最佳的,能够适配高电压,正极材料,大幅提升能量密度。国内的清陶能源、卫蓝新能源等等一些企业目前在这方面进行研究,成果很显著,氧化物半固态电池已经小批量的试生产试应用,全固态电池预计在2030年前后大规模量产。
第三个是聚合物路线的全固态电池,这种电池的柔韧性比较好、质量也很轻、成本非常低、而且很容易加工,生产设备和制造工艺,与当前的液态的电解液很相似。当前液态电池的企业转型的话,转型成本会相对低些,兼容性也好。
但是常温的离子电导率比较低,高倍率导电性能不是很好,热稳定性和能量密度提升相对有限,不能大幅度的提升。在实际应用中,常常需要进行外部加热处理。目前,欧美的企业在技术研发上处于领先的地位,但是要想商业化,仍然有很多困难和技术需要攻克。
第4种线路就是卤化物技术,卤化物具备较高的离子电导率,也具备良好的可变形性等优势,但是这种材料的制备工艺比较复杂点,与部分电极材料的兼容性有待提高,而且容易发生界面的副反应。
目前常用与硫化物复合混合使用,国内电池巨头宁德时代,就采用了这种“硫+卤”的复合技术路线,来探索全固态电池新技术方案。
在2025年5月22日,中国汽车工程学会发布了《全固态电池判定方法》(T/CSAE434-2025),这是当前全球首个全固态电池的判定标准。
该团体标准,明确了全固态电池要求离子传递完全通过固体电解质来实现。判定方法分为两步走,先是通过破口目视观察检测有无液体渗出来,再对无液体渗出的电池,进行120℃真空干燥6小时后,进行失重率测试,失重率小于1%,才算判定为全固态电池。
此标准为电池行业关于全固态电池的界定提供了统一标准,有助于助力企业的研发和生产,保障用户的一些权益,还为全球的产业链的发展,提供了“中国解决方案”,又提升了中国在电池技术领域的话语权。
根据行业内的研发进度和宣传的内容来判断,全固态电池,预计2027年开始装车验证,到2030年可能会实现小批量量产,到那时候新能源汽车的续航和充电问题,都将得到改善,也会加速传统燃油车向新能源车转型。
最后,我们也必须清醒地认识到,全固态电池要想实现大规模的商业化应用,仍然面临着许多许多的挑战与困难。例如,生产成本还是比较高等等。我们相信未来终究会获得重大突破,固态电池也会真正的普及。
全部评论 (0)