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蔚来发全新“固态电池”汽车,能否带来续航革命?

2021-01-14 来源:NEXTTECH 阅读数 722 分享

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30年后,电池行业终于要迎来自己的iPhone时刻了

作者 | 创造一下

编辑 | Momo

蔚来近日发布的新车让人眼前一亮,最引人关注的是其中的150kwh固态电池,据介绍,这块电池的能量密度达到360wh/kg,让ET7的续航里程有望突破1000公里,从而在真正意义上解决电动车的里程焦虑问题。

在电动车的迅速发展下,动力电池已经成了拖油瓶,在电池技术近30年没有核心突破的情况下,固态电池的入局能引发新一轮的产业革命么?

说起电池革命,就离不开一位传奇:约翰·古迪纳夫(John Goodenough)。

他被誉为“锂电池之父”,是整个行业中稳坐头把交椅的泰斗级人物,这位90多岁的老人在2016年还发表了一篇论文,表示自己发现了一种全固态电池,可以解决充电、寿命、能量密度、安全性等液态电池问题,还能在 60℃~﹣20℃的温度区间正常工作。

这篇文章在整个行业中引起巨大反响, 但在一年后,美国普林斯顿大学的研究员Daniel Steingart公开质疑古迪纳夫的研究结果,在权威学术期刊上发布研究报告,指出老前辈的研究“甚至从热力学的角度上不成立”。

部分学界人士对于该报告的质疑表示认同,但古迪纳夫没有正面回应。

电池学界的最大争论不了了之,但固态电池的可能性依然触动了无数商业巨头敏感的神经。

锂电池的商用可以追溯到1990年的索尼产品,30年过去了,如今锂电池依然没能完美解决安全和能量密度两大挑战。

目前在电动车领域,电池主要为磷酸铁锂电池和三元锂电池,受限于正负极材料和液态电解质的影响,目前能量密度的天花板约为300Wh/kg,其中磷酸铁锂电池能量密度限制约140Wh/kg。

能量密度低,意味着在单位体积下,电动车能跑的里程很短。更要命的是安全问题,这要从锂电池的构造说起。常见的锂电池有4个部分组成:正极、负极、隔膜、电解液。

充电时,锂离子从正极中出来,经过电解液,穿过隔膜到达负极,放电时则相反。

这种电池结构由来已久,但它依然存在隐患,比如电解液含有大量有机物,很多具有易燃的属性,一旦电子设备内的机械部件“刺中”,就很可能导致隔膜破裂,发生电池短路的情况。

另外锂电池在使用过程中,电极的表面会出现一些毛刺,学名叫:枝晶。随着电池的使用,毛刺会越长越长,然后穿透薄膜。

枝晶

而作为“下一代锂电池技术”,固态电池具有天生的高机械强度、导电率和宽工作温度,同时它的充电时间很短,具有非常好的可循环性,理论上几乎可以解决目前锂电池所存在的一切问题。

在新技术的诱惑下,不但传统汽车巨头和新造车势力,包括电池生产商、零部件供应商、上游原料提供商、科研院校等等均扑进了固态电池的研发中,数千名化学、物理学、电学理论的专家参与其中,在上百亿美元的资金支持下寻找可能性。

美国Sakti3是目前在固态电池中积累较深的企业,于2008年创立,专注于全固态电池中的氧化物电解质材料路线的研发。

Sakti3的技术号称可以达到1000 Wh/kg的能量密度,并表示自己的成本仅有当前锂电池的20%,从而可以把电动车的成本压缩到2.5万美元。

2015年,戴森收购了Sakiti3公司, 戴森表示,已经出资14亿美元,兴建了一座可以量产固态电池的工厂,但随着戴森放弃电动汽车项目,Sakiti3的技术似乎会最先应用于戴森的个人用品领域。

2016年,德国汽车零部件巨头博世收购了创业公司Seeo,Seeo成立于2007年,出自美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室,这个实验室研发出了美国第一颗原子弹和氢弹。

Seeo的技术获得了该实验室的官方授权,其单位重量的储电量是当今液态锂电池的两到三倍,但总体的能量密度还在300Wh/kg左右徘徊。博世收购Seeo之后,与日本三菱重工和GSYUASA电池公司合资组建了一家固态电池工厂。

此外,日本的本田、松下也在布局固态电池,丰田曾在去年表示要在2020年将固态电池商业化。其背后则是100多人的团队和多达30多项的行业专利。

在中国,宁德时代已在固态电池的研发上进行布局,目前,宁德时代拥有制造325mAh容量的聚合物电芯技术,据称在300周循环后可以剩余82%的电量峰值。

赣锋锂业投资了2.5亿元,第一代电池的电芯密度达到240Wh/kg,12分钟充满,千次循环后最大电量仍有90%。

新能源汽车近40%的成本耗费在电池上,这使得同级别纯电动汽车成本要比燃油车成本高出约30%,成本高居不下的情况下,锂电池的种种限制依然在阻碍电动车的真正普及。

刀片电池、无钴电池,以及被认为具有颠覆性意义的固态电池,已经来到了逼近量产的边缘,电池制造商们或许正迎来一次主动或被动的革命。

根据真锂研究统计的数据,在最近5年,国内动力电池厂商数量从126家减少到58家,在固态电池庞大的研发资本下,动力电池行业的洗牌也再次开始。

可以说,蔚来新车的“固态电池”的确结合了当前最为先进的电池技术,这个技术也是很多行业参与者的未来技术路线,它代表了行业中长期内一种主流的技术方向。

但固态电池技术至今也没有经过市场的验证,蔚来发布的也是一款今年无法交付的“期货”产品,固态电池的搭载可以帮助蔚来吸引关注,至于它真正的表现,还有待市场的最终验证。

责任编辑:Quan

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