固态电池——电池技术的“独角兽”

智享新汽车 2023-09-28 08:06

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近日，丰田表示，已经在固态电池技术上取得了重大突破，该电池充满电只需10分钟，续航高达1200km，体积重量减半，成本减半。此消息一出，彻底引爆了各大媒体，毕竟该技术如果属实，这将为电动汽车领域带来巨大的进步。

固态电池是什么来头？

固态电池，被誉为下一个“终极答案”。

固态电池准确的说叫做固态锂电池，所以本质上固态电池依旧是锂电池。但它不是普通的锂电池，就像是大力水手吃了菠菜，变得更加“强壮”。

固态锂电池与锂离子电池最大的不同在于电解质。固态电池使用固态氧化物、硫化物作为传导物质，替代了传统锂离子电池的电解液和隔膜。固体电解质比液体或凝胶电解质更紧凑，这意味着在相同的重量或空间下，全固态电池可以比传统电池产生更多的能量。这也使得它的能量密度很高，可以达到500Wh/kg、甚至600Wh/kg。

这是非常惊人的，要知道目前三元锂电池最高能量密度在220Wh/kg左右，固态电池的能量密度已经是三元锂电池的两倍有余。这一巨大优势将导致电池更轻、更小。这对于电动汽车来说无疑是一个突破，它将受益于更大的续航里程和更轻的重量。

但是，目前该技术仍然只是试验阶段，只有当这项技术正式准备就绪时，我们才能确定其参数。

结合本次丰田的新闻，我们再来聊聊固态电池的优势。

首先，固态电池充电速度快。固态电池使用的是固态电解质，可以承受更高的充电倍率，这使得固态电池的理论充放电倍率可以达到10c以上（即10分钟左右充满一次电）。丰田表示，该电池充满电只需10分钟，可以说是妥妥的快充技术了。

迄今为止，可以肯定的是，液体电解质往往会在高温下受到影响，而固体电解质相反，在高温下反而会变得更加高性能。快充本来就是一个会产生大量电流、热量的操作阶段，这一特性将支持固态电池在快速充电期间的性能更加强劲。

其次就是续航。续航属于是固态电池的看家本领了。丰田表示能够做出1200公里续航的电池，这个数字看起来很夸张，其实是个固态电池都可以做到。早在2010年，丰田就推出过续航里程超过1000公里的固态电池。

固态电池高低温环境的耐受力更强。这一点非常重要，这也使得固态电池比锂离子电池更加安全，直接解决了一直被诟病的新能源汽车安全问题。

锂离子电池的电解质使用的是可燃性有机溶剂，因此锂离子电池在高温环境下使用时可能会出现安全问题。而固态电池的电解质不包含可燃性成分，因此可以在更高的温度下安全使用。

在低温下，液体电解质中的离子移动会变得缓慢，导致锂离子电池性能下降，电压也随之降低。相比之下，低温环境下使用固体电解质不会出现液体冻结现象，因此电池内部电阻不会显著增加，电池性能也不会明显下降。

基于上述优势，固态电池一直被业内寄予厚望。中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高此前表示，“现在全球已经有无数人投入到全固态电池技术的创新运动中，随着ChatGPT技术的出现，提高了对新材料的探索效率，使得开发周期缩短，通过全球努力，全固态电池能够取得成功。”

成本，成本，还是成本！

其实这次丰田发布的消息之所以能引爆全网，核心还是在于“成本减半”这四个大字。

全固态电池的成本非常高，主要受到两方面因素的影响。首先，原材料的价格是一个关键因素，如锂硫化物的价格大约是碳酸锂的5-10倍。其次，全固态电池对生产环境和原材料纯度的要求非常严格，这导致了生产设备投资的高昂。

宁德时代董事长曾毓群曾表示，固态电池有很多科学及技术的基础问题尚未解决，公司深耕10多年，仍难以形成有技术可行性和市场竞争力的产品。

拿半固态电池来说，当前半固态电池的成本已经显著超过了液态电池。根据相关的产业研究和测算，以NCM811液态电芯和NCM811半固态电芯为例，半固态电池的成本比液态电池高出约80%。其中，固态电解质的成本是主要的新增成本，且在半固态电池中占据了大约50%的比例。由于全固态电池工艺与液态电池相比变化较大，新增设备折旧摊销、产品质量控制能力缺乏、工程验证周期长等因素也会加大成本。

根据专注新能源、电动汽车等领域的韩国研究机构SNE的预计，全固态电池的成本至少是锂离子电池的两倍。

当下电动汽车电池方面存在续航差、充电时间长、低温性能差等困扰大众的问题，这也让许多人对电动汽车望而却步。而固态电池能够完美的解决这些问题，这也证实了固态电池确实是一块美味的“大蛋糕”。

此次丰田宣布技术突破，也给中国车企提了一个醒，毕竟谁掌握了固态电池技术，意味着谁掌握了电池领域的未来。

丰田说的是真的还是吹牛？

在丰田的新闻公布不久后，宁德时代首席科学家吴凯便提出了质疑，吴凯表示，关于固态电池，目前整个行业还有一些核心问题待解，准确量产时间很难预测。其次，成本减半听起来很让人兴奋，但是它的分母对标是什么？

原新闻丰田大概说的是：“我们争取将这些因素减半。”这个争取二字就非常的微妙，宁德时代表示很委屈：难道我们就没有争取吗？

不过，值得注意的是，丰田汽车公司没有提供具体的数据和证据来支持其固态电池技术的突破，并且也没有公开展示他们的产品或测试结果。因此，对于丰田公司的固态电池技术市场还是持观察态度。该技术究竟多成熟现在还无法给出答案。

l2017年：丰田表示将在2022年推出全固态电池，只需几分钟即可完成充电。

l2022年：丰田研究所所长表示：首款配备固态电池的量产车将于三年内推出。

l2023年：丰田固态电池技术再突破，预计在2027年投放。

这让人想起了无间道里那句经典的台词：“明明说好是三年，可三年之后又三年，三年之后又三年，就快十年了老大！”2027年，真的就是十年了。

固态电池更像是电池技术中的“独角兽”

目前，有众多电池制造企业、汽车制造商及研究机构正在固态电池产业链的各个环节进行布局。然而，由于全固态电池的技术难度和高昂成本，大部分企业选择了从半固态到固态的逐步研发路径，目前公布的进展主要集中在半固态电池领域。

固态电池长期以来一直有潜力，超越当今大多数电动汽车中使用的电池，续航里程更长，充电时间更短，更安全。但到目前为止，还没有固态电池制造商提供100%的解决方案。

纵观整个行业，有些固态电池技术具有令人难以置信的性能、巨大的能量密度、强大的安全性、可扩展的制造和简单的电池组集成等等，但没有任何一个公司、任何一个产品能够提供完美的解决方案。

当下，全固态电池技术从实验室到商用还有很漫长的路需要走，可能需要5年至10年，甚至有可能“此路不通”。固态电池技术新闻满天飞，我们听到的消息实在是太多了，但是相关产品却一个都没有。

在小编看来，固态电池更像是电池技术中的“独角兽”，你从未见过固态电池，就像你从未见过独角兽一样。

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