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资本助推的固态电池 特斯拉 宁德时代们的战场

2021-01-07 09:30
中国·衡阳建设信息网:

中国汽车新闻网1月7日讯 每年的夏天和冬天,都是新能源汽车的两个高热度话题时间段,夏季怕火、冬季怕冷。 而进入冬天,又是新能源汽车的又一"大劫",动力电池由于在低温环境下化学活性变低,续航出现大幅衰减,这是一种普遍的现象。

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那么下一代电池能否解决这些问题?或许要靠固态电池。最近固态电池成为了风口,丰田已经宣布,在2021年将推出使用固态电池的新型电动汽车原型车。

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而大众和比尔盖茨投资研发固态电池的QuantumScape,更是在资本的助推下,获得了2020年高达753.03%的惊人涨幅,这也让最近成为行业新宠的固态电池成为焦点。

下一代电池的优势

电池的发展经历了从早期的铅酸电池,到后来的镍镉、镍氢电池,再到现在已商用化的锂离子电池和用于电网储能的钠-硫电池等。自1991年索尼公司推出第一款商用锂离子电池以来,锂电池在全球范围内迅速普及,成为许多便携式电子产品的首选的电源类型。

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近年来,伴随着电动汽车的兴起,以及可再生能源发电对大规模储能装置的迫切需求,锂电池的研究再度升温,开发安全、大容量、大功率和长寿命的锂电池成为焦点。

电动车要实现对燃油车的取代,不过目前制约电动车取代燃油车的是里程焦虑,而这个问题,归根结底出在电池上。那么动力电池技术需要做到多大的改进,才能真正踏上替代燃油车的门槛呢?

目前市场公认的答案是,现有电动车的电池系统能量密度翻一倍半,从普遍的160wh/kg,到400wh/kg,才是电动车彻底取代燃油车的开始。

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当下主流的电池,无论是磷酸铁锂电池,还是三元锂离子电池,都是液态电解液的锂离子电池,理论的最高能量密度就是350wh/kg,如果再加上各种电池管理系统,能够做到全系统300wh/kg,基本上就是极限。

而固态电池则能够突破这个极限。固态电池是指采用固态电解质的锂离子电池。相较于传统锂离子电池,固态锂电池安全性高,无自燃、爆炸风险。氧化物和硫化物电解质的固态电池能量密度高于采用相同正负极材料的传统锂电池。

简而言之,固态电池比目前广泛使用的传统锂离子电池更紧凑,充电速度更快,更安全,拥有更高的能量密度。它们使用的是固体电解质,而不是锂离子单元中的液体或凝胶聚合物电解质。这意味着它们只需要更少的物理空间来产生相同的能量,并且在损坏时更不容易起火。

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不过接下来需要解决的问题还很多,包括固态电池的成本偏高,制备工艺复杂且不成熟,不容易实现大规模商业化,另一方面,固态电池的倍率性能整体偏低,内阻较大,能够实现快速放电,但是近期内依旧无法满足快充要求,所以在实用化上有一定限制。

商业化还要等几年?

在过去的10年里,电芯的能量密度基本提高了两倍。这也说明了,在强大的需求推动下,产业界的进步有多快。

固态电池是最有希望实现量产的下一代电池技术,这也已成为了产业界与科学界的共识,无疑也是全球众多科研机构、车企、电池厂商以及国家关注和抢夺的高地。目前全球范围内约有50多家企业、初创公司、科研院所致力于固态电池技术研究。

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车企方面,丰田和大众目前是在固态电池布局比较靠前的车企,丰田表示,要在2025年到来之前正式推出市场。而大众也选取了一个大概相同的时间,预计固态电池产品投入整车之中,最早也要到2025年。

此外,电池企业也在持续研发当中,日本松下,韩国三大电池厂LG化学、三星SDI和SK联手开发核心电池;德国计划拨发10亿欧元用于支持德国的固态电池研究;中国宁德时代、比亚迪、蔚来、辉能、清陶、卫蓝、赣锋等大批科技公司及新材料公司也都在进行固态电池的研发。

而这些企业也都无疑例外的获得了资本的助推,在股市上的股价突飞猛进,这也将刺激固态电池研发的提速。

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可以预料的是,在未来几年里,将会有试作品陆续上车,尽管真正的全固态电池可能还要五年十年,但已经离我们正在越来越近,而等到真正量产应用的那天,也必然会先期新能源汽车的一场新革命。

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