近期,固态电池技术再度成为行业焦点。
4月7日,太蓝新能源宣称已在“车规级全固态锂电池”研发上取得突破,成功研制出能量密度高达720Wh/kg的全固态锂金属电池,刷新了行业内的能量密度记录。
5月23日,小米集团创始人雷军表示,自当月25日0时起锁定的SU7标准版订单将随机配备弗迪电池(比亚迪子公司的电池)和宁德时代电芯,并承诺6月单月交付量将超过10,000辆。
然而,与量产和突破并行的,是业界对于固态电池技术成熟度的质疑。
宁德时代董事长曾毓群在业绩解读会上曾直言不讳地指出,从技术层面看,固态电池仍然面临诸如固态离子扩散等许多基本的科学问题,距离真正的商品化应用还有相当长的距离。
那么,固态电池究竟是何方神圣?它是否真的能够给新能源汽车带来颠覆性的革命?而技术上的难度又究竟在哪里?
固态电池,新能源“圣杯”
在新能源汽车领域,动力电池作为其核心部件,按照电解质形态的不同,大致可分为液态、半固态和固态三种。其中,固态电池有着“动力电池圣杯”之称。
固态电池的独特之处,关键在于其采用的固体电极和固体电解质取代了传统锂电池中的液态电解质。
固态电解质不易泄漏且不易爆炸,极大地增强了电池的安全性,且它能承受上万次的充放电循环,衰退缓慢,十分钟左右便能为车辆充满电,并提供更为持久的续航能力。
相比之下,目前使用液态电池的新能源车,即使是使用快充桩,也需要30分钟到1小时,才能为电池充入80%左右的电量。
而固态电池,如QuantumScape与大众合作开发的样本,在室温下仅需15分钟即可充电至80%。
固态电池的每个特点都代表着一次技术的飞跃。它让新能源汽车彻底摆脱了“充电焦虑”和“续航恐惧”,是目前最有可能颠覆新能源汽车领域的技术之一。
固态电池普及的双重考验
然而,固态电池的商用还面临着重重技术难题和成本挑战。其中,成本问题尤为突出,成为制约其广泛应用的最大障碍。
原材料短缺是推高成本的首要因素。
固态电池的核心在于其固态电解质,而这些电解质大多由稀有金属的化合物构成,如锗、铋、钒等。这些原材料在国内的储量相当有限,尤其是钇,国内储量极为稀少,几乎全部依赖进口,价格更是高昂,达到磷酸铁锂的十倍之多。
除了原材料问题,固态电解质的生产过程也异常复杂。
它需要高温、高压、无水无氧等极端条件,且对反应物的纯度有着极高的要求。例如,硫化物固体电解质的制备,需要在1000多摄氏度的高温下,用真空气氛保护加热12个小时以上。这样的生产环节,自然需要昂贵的精密设备,如真空热压机、等离子体烧结设备(SPS)等。
这一系列的生产要求和技术门槛,使得固态电池的制造成本居高不下。
业内公开数据显示,以常见的150kW电池为例,半固态电池的成本已达到22-25万元,全固态电池的单价更是可能高达50万元。
这意味着,一辆低配置的车配备固态电池后,价格将飙升至55-60万元以上,中高端车型的价格可能直接超过百万元。
根据中国汽车工业协会报告,当前新能源乘用车市场的主力价格区间为15-20万元和35-40万元。在这样的价格体系下,固态电池汽车的高昂价格显然难以获得消费者的广泛接受。
尽管面临诸多挑战,但固态电池技术的发展仍在进行中。
据国盛证券预测,2025年至2030年固态电池的年复合增长率将达65.8%。
另据中商情报网预测的数据,预计到2030年,中国固态电池的市场空间有望达到200亿元,全球市场的市场空间或超3000亿元。固态电池的出货量和市场空间在未来五年内有望保持高速增长。
国内的生产商正积极作为。中国新能源汽车领域的前10大企业已拥有超过10万项的全球有效专利。过去五年中,中国固态电池的全球专利申请量平均每年增长20.8%,增长速度或全球领先。
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