万众期待的固态电池会是新能源汽车的终极解决方案吗?

原创 小南 2024-05-26 20:57:24
  过去五年时间里我国新能源汽车零售渗透率实现了5%到50%的跨越式增长,市场对于新能源汽车尤其是电动汽车的接受度已经达到了空前水平。但是必须承认在核心的动力电池技术方面,市场一直未出现真正颠覆性创新,消费者最为关注的能量密度以及安全问题并未彻底得到解决。而被寄予厚望的固态电池虽然时常被各大车企提及,但终究是只闻楼梯响,不见人下来”,那么号称动力电池最优解决方案的固态电池究竟离我们还有多远?

  半固态已经量产,全固态仍需时日

  首先我们先来了解一下固态电池,顾名思义它是一种使用固态电解质替代传统液态电解质的电池,其电解质可以是聚合物、氧化物、硫化物等多种材料,具有更高的安全性、更大的能量密度、更快的补能效率等多方面优势。正是集集诸多优势于一身,所以固态电池普遍被认为是下个阶段电动汽车动力电池的最佳解决方案。

  在极度内卷的国内新能源汽车市场上,关于固态电池的新闻从未停止过,不少车企都将其作为传播噱头反复炒作。但实际上到目前为止,真正的全固态电池距离量产依旧还有很长的路要走,如今市面上所谓量产上车的固态电池基本都只是半固态电池。当下行业内,按液态电解质占电芯的比重来分对于固态电池的种类进行了明确分类,分别是传统液态(25wt%)、半固态(5—10wt%)、准固态(0—5wt%)和全固态(0wt%)。

  按照这种划分标准,无论是最早的蔚来ET7所搭载的固态电池、还是前不久智己汽车L6宣传的固态电池,准确点说都属于半固态电池。不过虽然只是半固态电池,但其在能量密度以及电池安全性等方面相比于传统液态电池也确实有了明显提升,因此两台车的续航表现都迈进了1000公里时代。而大家说期待的全固态电池,按照相关行业专家的发展预估,想要真正大范围普及可能要到2030年左右。在这之前,半固态和准固态电池或将是重要的过渡产品。

  存在技术瓶颈的全固态电池也并非十全十美

  近几年,很多人把全固态电池当成了未来新能源汽车发展的终极解决方案,在笔者看来这种观点并不全对。首先对于新能源汽车行业本身而言,目前依旧是保持能源多样性的发展态势,只不过电动化是主流趋势,目前也有不少专家认为氢能才是终极解决方案。其次,即使全固态电池,行业普遍认为其能量密度可能会保持在500Wh/kg左右,相比于当下的液态电池能量密度实现了翻番,但是并没达到多数人想象那种能量密度天翻地覆的期待。

  最为关键的是,全固态电池的量产应用无论是技术端还是生产工艺、成本方面仍然还有诸多挑战。首先就是技术挑战,传统液态锂电池的电极活性材料颗粒完全浸泡在电解液中,因此其电极和电解质之间可以保持良好接触。而在全固态电池中,电极与电解质之间的界面接触由固-液接触变为固-固接触,更高的界面电阻,锂离子在界面之间的传输受阻容易导致三大关键技术问题,固-固界面接触不稳定影响性能发挥、固体电解质导电率差、采用锂金属易发生枝晶生长。这些技术无法得到突破,那么固态电池的快充性能、循环寿命、安全性都将面临巨大挑战。

  其次就是成本和工艺问题,成本高主要体现在固态电解质和正负极,固态电解质目前难以轻薄化,用到的部分稀有金属原材料价格较高。据中邮证券测算,目前固态电池较液态电池成本高出30%以上。预计半固态电池规模化量产后,成本比液态锂电池高10%—20%。另外再全固态对生产工艺、质量控制、材料性能、工程化应用等也提出了更严苛的要求,多数厂商当下的工艺能力很难达成大规模量产要求。

  与其押宝固态电池,车企更应多维布局

  前边我们提到,优势明显的全固态电池想要短期内量产上车几乎没有可能,但是当下消费者对于新能源汽车产品的技术创新期待并没有降低。对于更多务实的车企来说,与其单方面押宝全固态电池不如多维布局,综合性的提升新能源汽车用户的产品体验。

  首先车企可以积极拥抱半固态电池和准固态电池,虽然半固态电池在整体性能方面不如全固态电池那么出众,但是相比于当下的液态锂电池在安全性以及能量密度方面依旧有着更优的表现。未来一段时间内,各大车企必然会围绕半固态、准固态电池开启新一轮“军备竞赛”,并且车企也能够在应用中持续探索技术突破和工艺提升,为将来全固态电池时代夯实基础。

  无论是传统液态电池还是固态电池,消费者最底层的焦虑点事续航以及补能,既然电池技术短期内无法实现本质上的技术突破,那么不妨在超充、换电等多维补能方面加大投入,解决用户的续航焦虑问题。以更长远的发展眼光来看,即使未来全固态电池实现普及,对于配套设施的需求也只会越来越大,车企提前布局对于当下和未来都有着积极发展意义。

  总结:

  随着4月份国内新能源汽车渗透率突破50%,燃油车正在从主流之选变成了小众之选,新能源汽车已然站在了舞台中央。不过其中插混车型依旧占据相当比例,说明多数消费者对于电动汽车的整体实用性依旧存疑,所以不少消费者将希望寄托于全固态电池带来颠覆性体验。但是从目前全固态电池的发展来看,这种期待短期内很难真正兑现,对于想要选择新能源汽车的消费者而言,大可不必为此搁置需求等待技术突破,积极拥抱半固态电池或许也是不错的选择。

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