续航破千公里、更加安全、彻底告别自燃等,这些期待使得很多人把固态电池当成新能源车的下一站。汽车内容评论区一直有群“等等党”,只要固态电池没有真正装车,就绝对不会买现在的新能源车。
![]()
但是问题在于,固态电池“元年”的时候就被不断的推迟了,宁德时代的看法也是比较谨慎的,在2024年9月给出的判断认为大规模应用要等到2030年后。这不是最近才有的事。
对于18、19、38等年的数据,都把它们叫做“固态电池元年”。到了2018年,有学者提出要给固态电池的出现时间命名为“元年的说法”,认为它的诞生是能源革命的一个重要节点。但是由于2025年被外界称为“固态电池元年”的时候还没有正式到来,所以一些人把这一时间段当作新的起点来准备选题。结果在2025年真正来临之后,量产时间又往后推到了2026、7年的阶段。
年份不断变化,说明该种技术得到的重视程度很高,也由此体现出从实验成果到普通的汽车之间还存在着许多实际的问题。“固态电池”之所以被寄予厚望,在于它的安全性。
现在常用的锂电池,正负极间有层隔离膜,隔离膜上浸润着电解液。充放电过程中锂离子会借助于电解液和隔膜,在两极间迁移,而电子则会经过外部电路产生电流。
![]()
电解液主要是有机碳酸酯类溶剂以及锂盐所组成,六氟磷酸锂等锂盐受热分解时还会释放更多的热量,从而加剧燃烧。固态电池设想是把隔膜和液态电解液替换成可以传导锂离子的固态电解质。
固态电解质可以做得更薄,厚度也可以被控制得更好,使得电池整体体积可以缩小。相关设想里提到固态电池体积能量密度能达到每升800到1000瓦时左右,并且比目前三元锂电池、磷酸铁锂电池的两倍还要大。
相同的体积下储存更多的电量,或者在续航接近的时候减小电池的尺寸,这就是它吸引车企和消费者的原因。“把液体换成固体”不是简单的更换材料。
电解质一般要处于溶液或者高温熔融状态中才能使离子自由移动,固态时怎样保持足够的离子传导能力,就是一道难题。目前被寄予希望的方向有聚合物、氧化物、硫化物、卤化物等。
![]()
固态电池什么时候才能上路,很大程度上是由哪条路线能同时解决性能、制造以及耐久问题所决定的。聚合物路线走得很早了,2011年法国一家公司就推出搭载聚合物固态电池的电动汽车了,但是它存在电池容量小、续航短、充电慢等问题,在每次开车前还需要把电池预热到60~80摄氏度左右。
因为聚合物在室温下离子电导率只有电解液的千分之一或者更低,加热到60℃时只比液态电解质低十分之一。但是由于这种表现不能满足一般汽车使用,因此聚合物固态电池上车以后就不再用于汽车应用了。
氧化物、硫化物的离子电导率比聚合物大很多,因此成为车企、电池企业重点投入的方向。氧化物材料比较稳定,生产以及使用起来也更安全,电导率基本可以满足要求了但是卡在了“界面阻抗”上。
这个词语看起来很复杂,其实是指锂离子通过电极和电解质接触面所受到的阻力。液态电池中,电极被浸润到电解液里面,在此过程中会与电解质发生相互作用,并且因为接触面积大而使锂离子的运动变得容易。
![]()
固态电池就会成为固体颗粒与固体颗粒之间的一种接触,很多时候靠近“点接触”,锂离子的传输速度会大大减慢。不管是用什么材料,降低界面阻抗都是全固态电池所要解决的技术难题。
半固态电池就是一种妥协方案。氧化物固体电解质以外,仍然会有部分液体存在,用液体来改善接触状况。它可以推进技术进步,但是没有取得全固态电池所有的优点。“所以就产生了现在的全固态电池。”“因此产生现在的全固态电池。”
只有当电解液还存在时,热失控、燃烧风险才不会全部消失,而热稳定性也比液态电池要高很多,并且不能达到全固态电池设想的水平。
![]()
半固态已经上车,并不意味着全部是固体。硫化物路径离子导电率接近于液体电解质,被当作最先实现全固态电池的一种方式,丰田对这条道路进行了投资。
早些年,丰田发布过基于锂离子导体的固态电池,并且宣布会在未来五年内使用它。但是到了2017年的东京国际车展上,丰田又宣布要在2020年初推出一款采用固态电池的原型车。
到了 1986 年,“八五”计划开始实施,但是由于经济体制转型问题没有得到很好解决,在以后的一段时间内,国有企业改革并没有取得明显成效。2023年丰田又提出要推出全固态电动车的计划,并把时间定为 2030 年。
由此产生了GT6没有丰田跳票次数多的调侃,有人把GTA7与全固态电池谁先上市进行比较。聚合物、氧化物、硫化物之外,还有卤化物作为新的研究方向。
![]()
青岛能源所正进行第二代半固态电池的研究,使用氧化物、卤化物和聚合物混合在一起制成固态电解质。线路增多、材料重组等现象说明行业的研究还处在寻找适合量产的方案阶段,技术路线还没有形成一致的认识。
量产时间不能只看发布会上的年份。宁德时代董事长于2024年9月表示,当时还无法确定固态电池能否在2027年量产,并且预计要到2030年后才能实现大规模应用,达到与现有锂电池相近的价格水平。
中国科学院物理所研究电池的博士生白瑞判断得稍微乐观一些,但是并没有给出具体的上车时间。他表示自己还没有看到界面改进做得好的研究成果,也没有看到在没有加外部压力、没有加入电解液的情况下还能保持良好表现的实验室产品。
如果这个前提没有得到解决,那么就无法进行产业化工作了。但是也提到过,在未来的两年内,课题组、教师或者企业研发人员能否找到真正的可行方案,仍然会有所加速。
![]()
除此之外,还有两个限制因素就是寿命和价格。锂电池已经经过了二十多年的更新换代,其能量密度也在持续提高,而成本也持续降低,在此之后才开始对电池提出8年或者更多的质保服务。
全固态电池属于全新的化学体系,是否能够经受五年、十年日常使用还要看时间来验证。低温的时候掉电会不会更快呢?频繁快充会加快衰减吗?冬季早高峰堵车时表现怎样,都不能只靠实验室数据回答,而要靠大量的车辆和大量的里程真实反馈。
价格也不能忽略,未来如果出现搭载全固态电池的量产车,初期售价会比同级车型高十几万甚至二十万。普通家庭是否愿意为一块性能更好但是长期表现没有充分验证的电池多付钱,还要看市场来检验。
销量如果达不到要求,那么生产成本也就无法迅速降低下来,价格下降也不会立刻完成。固态电池方向确实有吸引力,更高的能量密度以及更好的安全性是存在的可能性,但是“有可能实现”并不等于“很快就会普及”。
![]()
持续等待下一个“元年”未必划算。经过二十多年迭代的锂电池,在续航、安全、补能以及质保上已经可以满足日常通勤和长途出行的需求了。真正值得等待的,不是下一次年份顺延,而是界面阻抗、长期耐用性、低温表现、快充衰减和量产成本是否能够一起通过。
该答案可能要在两年之后甚至更长的时间里才出现。
特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.