在現(xiàn)有化學(xué)體系下，動力電池能量密度似乎已經(jīng)達(dá)到了極限，這給電動汽車的發(fā)展帶來了一定的壓力。然而，業(yè)界對于固態(tài)電池的期待正在逐漸成為現(xiàn)實(shí)，這為我們帶來了全新的希望和解決方案。
固態(tài)電池作為一種新興技術(shù)，采用的是固態(tài)電解質(zhì)，具備了更高的安全性和更高的能量密度潛力。這意味著未來的電動汽車可以擁有更長的續(xù)航里程、更快的充電速度和更高的性能。事實(shí)上，很多研究與開發(fā)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)取得了一定的突破，使得固態(tài)電池的商業(yè)化應(yīng)用正在變得可行。
在中國電動汽車百人會論壇（2024）上，廣汽埃安總經(jīng)理古惠南認(rèn)為：“過去很多年（新能源汽車）補(bǔ)貼政策都是圍繞電池的能量密度來的，現(xiàn)在能量密度似乎到了一個(gè)瓶頸期，放緩了，快充、快換技術(shù)得到快速發(fā)展。但也預(yù)示著下一步電池的革命又即將到來，大家所期待的固態(tài)電池也蠢蠢欲動。”
幾乎是古惠南作出上述判斷的同時(shí)，寧德時(shí)代在日前舉辦的2023業(yè)績會上也就行業(yè)需求趨勢對投資者進(jìn)行了回應(yīng)，“（公司）已多年布局固態(tài)電池領(lǐng)域，近期投入力度不斷加大?！?/span>
“全固態(tài)電池在能量密度、安全性、寬溫域和高環(huán)境適應(yīng)性等方面較傳統(tǒng)液態(tài)電池優(yōu)勢明顯，能夠更好地支撐新能源汽車滿足全氣候、全場景、高安全使用需求，已成為新一代動力電池發(fā)展的重要方向?！敝袊茖W(xué)技術(shù)協(xié)會主席萬鋼表示。
目前，動力電池企業(yè)在固態(tài)電解質(zhì)的研究領(lǐng)域采取了不同的攻堅(jiān)方向，但大部分選擇了從半固態(tài)電池過度到全固態(tài)電池的發(fā)展路徑，以便能率先實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
作為動力電池龍頭企業(yè)，“寧王”的固態(tài)電池有三條技術(shù)路線，即氧化物路線、硫化物路線及聚合物路線。2023年3月，寧德時(shí)代發(fā)布凝聚態(tài)電池，單體能量密度最高可達(dá)500Wh/kg，其將主要布局在電動航空領(lǐng)域。
另據(jù)深圳市比克首席科學(xué)家林建介紹，比克電池嘗試將固態(tài)電解液以聚合物和氧化物的形式，融入大圓柱電池中。比克電池的目標(biāo)是將單體能量密度提高至400Wh/kg以上。
此外，蜂巢能源、億緯鋰能、中創(chuàng)新航均已布局固態(tài)電池的研發(fā)；衛(wèi)藍(lán)新能源、清陶能源、輝能科技等新興企業(yè)亦將各自的目標(biāo)錨定在了固態(tài)電池。
不僅是供應(yīng)鏈端，主機(jī)廠同樣頻頻釋放固態(tài)、半固體電池的相關(guān)信息。長安汽車在2023廣州車展上宣布，計(jì)劃到2030年，長安將推出液態(tài)、半固態(tài)、固態(tài)等8款自研電芯，形成不低于150GWh的電池產(chǎn)能；廣汽集團(tuán)的目標(biāo)則是在2026年實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池裝車搭載。
“理想情形下，在2027年要做到400Wh/kg，1000次的循環(huán)，2C的倍率性能，實(shí)現(xiàn)百輛到千輛級別的示范運(yùn)營。2030年左右實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池和搭載車輛的小規(guī)模量產(chǎn)，2035年左右實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池大規(guī)模量產(chǎn)，并實(shí)現(xiàn)普遍的使用?！敝袊娮涌萍技瘓F(tuán)第十八研究所研究員肖成偉提到了固態(tài)電池的發(fā)展目標(biāo)。
不過，寧德時(shí)代表示，目前還有很多基本的科學(xué)問題待解決，如大多數(shù)固態(tài)電解質(zhì)中的離子擴(kuò)散速率與液態(tài)電解質(zhì)存在數(shù)量級差異、固固jie面難以始終保持良好接觸等，在突破這些科技問題后，還會遇到產(chǎn)業(yè)化的問題。
“高能固態(tài)電池面臨的挑戰(zhàn)主要是來自如何進(jìn)一步提升固態(tài)電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率、與鋰金屬和高比能電極材料的匹配性，和構(gòu)筑相對穩(wěn)定的固固jie面?！敝袊茖W(xué)院院士孫世剛亦認(rèn)為，盡管目前各種提升固態(tài)電解質(zhì)的性能策略已取得重要進(jìn)展，但還需要加大力度推進(jìn)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
“（固態(tài)電池量產(chǎn)）硬堆技術(shù)也可以做到，但需要終端消費(fèi)者接受這個(gè)價(jià)格?！敝袆?chuàng)新航副總裁王小強(qiáng)在談及固態(tài)電池商業(yè)化時(shí)表示，業(yè)界對短期之內(nèi)全固態(tài)電池在技術(shù)層面有信心，但在商業(yè)化上還需要一段的時(shí)間。“怎樣把成本和技術(shù)做到平衡，達(dá)到終端消費(fèi)者可以接受的性價(jià)比，才有真正具備批量商業(yè)化的可能性?！?/span>
盡管尚存技術(shù)難題和產(chǎn)業(yè)推廣壁壘，但固態(tài)電池?zé)o疑是下一代電池技術(shù)競爭的關(guān)鍵制高點(diǎn)?？萍疾扛辈块L張雨東中國電動汽車百人會論壇（2024）上表示，科技部將“大力布局前沿和顛覆性技術(shù)，加大對全固態(tài)電池、智能網(wǎng)聯(lián)等前沿技術(shù)的支持力度，并持續(xù)加強(qiáng)新能源汽車領(lǐng)域基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究的投入，積極破解重大科學(xué)問題，推動形成性能躍升的前沿和顛覆性技術(shù)成果等 ”。
固態(tài)電池技術(shù)的發(fā)展對于動力電池領(lǐng)域來說至關(guān)重要。它不僅能夠解決現(xiàn)有動力電池存在的安全和能量密度問題，還能為電動汽車提供更高的性能和更長的續(xù)航里程。盡管我們面臨一些挑戰(zhàn)，但通過持續(xù)的合作與創(chuàng)新努力，我相信我們可以克服這些難題，并將固態(tài)電池技術(shù)廣泛應(yīng)用于電動汽車和其他領(lǐng)域。
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