固态电池吹得天花乱坠,为啥你的下一辆车可能还是用不上?

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凌晨三点,一位母亲在朋友圈发了一张餐桌上凉透的饭菜,配文只有一句“等你回家吃饭”。这种日常的遗憾,与新能源汽车行业描绘的“充电一次跑千里”的固态电池未来,仿佛处在两个世界。
2024年的行业数据敲响警钟——我国新能源汽车起火案例中,80%是电池热失控引发的。与此同时,消费者深陷续航焦虑与充电困境的泥沼。
固态电池被视为下一代锂电池的重要技术方向,凭借其高安全性和高能量密度的卓越优势脱颖而出。行业巨头纷纷将其定为下一代核心技术,计划2027年前后量产。
与传统锂离子电池相比,固态电池用固态电解质取代了液态电解液。这一改变不仅从根本上解决了热失控问题,还使得电池能量密度有望达到现有顶级锂离子电池的2倍以上(超过500 Wh/kg)。

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这意味着电动汽车的续航里程可以轻松突破1000公里,充电时间也可能缩短至分钟级别。对于饱受续航焦虑和充电等待困扰的电车车主来说,这无疑是革命性的突破。
好消息是,固态电池的产业化进展确实喜人。多家A股上市公司已经披露了自身在固态电池相关领域的工作进展。
在设备领域,先导智能已与多家国内外行业领军企业达成设备合作,向国内外头部电池客户、知名车企和新兴电池客户交付了各工段的固态电池核心设备。
材料方面,贝特瑞开发了行业内首款匹配全固态电池的锂碳复合负极材料,具有多孔复合骨架结构,具备低体积膨胀、长循环寿命等优势,已获客户技术认可。
国轩高科首条全固态中试线已正式贯通,“金石”全固态电池目前处于中试量产阶段,良品率已达90%;同时,已正式启动第一代全固态电池2GWh量产线的设计工作。

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尽管产业化进展顺利,但全固态电池界面稳定性差、电解质薄层化难等问题,仍然是阻碍量产的“拦路猛虎”。
中国科学院青岛生物能源与过程研究所崔光磊团队提出了“刚柔并济”“均质化正极”等设计理念,正精准破解这些瓶颈。团队在固态电池正极、负极、电解质三大核心材料领域接连取得突破性进展。
正极材料方面,团队成功合成零应变正极材料锂钛锗磷硫硒。该材料在保持250毫安时/克高比容量的同时,体积变化率仅1.2%。
电解质膜攻坚方面,团队确定“刚柔并济-三相渗流”的解决方案,分别突破干法与湿法的材料、技术瓶颈。最终制成的膜厚度控制在25微米以内,既柔又韧不易破,室温下离子电导率还高。
固态电池领域的国际竞争异常激烈。韩国能源研究所近日宣布,成功开发出一款具有突破性的新型固态电池技术。

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据称,该电池不仅可使电动汽车的续航能力提升至现有水平的四倍,还能实现仅需12分钟的极速充电。实验中展示的电池原型能量密度达到900Wh/kg,显著高于目前主流锂离子电池200-300Wh/kg的水平。
韩国三大电池制造商LG新能源、三星SDI与SK On随即表示将加快在固态电池领域的研发步伐。其中,三星SDI宣布计划于2027年实现全固态电池的量产,比其原定时间提前了一年。
目前中国电池企业在全球市场占据超过六成的份额,但在全固态电池的专利布局上,中韩两国的竞争日益激烈。
尽管技术突破不断,但普通消费者要想用上全固态电池,可能还需要不短的时间。
成本是首要问题。许多性能优异的固态电解质材料含有稀有元素,制备工艺复杂,成本极其昂贵。现有的液态电池成熟生产线无法直接使用,需要全新的生产工艺和设备,投资巨大。
稳定性和量产一致性也是挑战。即使实验室条件下性能表现优异,要实现大规模生产的稳定性和一致性仍然困难重重。国轩高科中试线90%的良品率虽然已经是不错的成绩,但对于大规模量产来说,还需要进一步提升。
供应链成熟度不足。固态电池所需的材料体系与传统锂离子电池有较大差异,需要建立全新的供应链体系,这需要时间。
时间表上看,即使是较为乐观的预测,全固态电池的大规模量产也要到2027年前后。而要想真正普及到中低端车型,可能还需要更长时间。
在全固态电池完全成熟之前,半固态电池作为一种过渡方案已经开始落地应用。
半固态电池在一定程度上平衡了安全性、能量密度和成本之间的关系,为消费者提供了一种折中的选择。虽然性能不如全固态电池那么惊艳,但相比传统锂离子电池已经有明显提升。

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不少车企和电池企业都在积极布局半固态电池,预计这类产品将会在未来几年内逐渐普及,为全固态电池的最终到来铺平道路。
青岛市城阳区的硫化物全固态电池洁净车间正在建设,预计2027年实现年产200万平方米的30微米级硫化物薄膜生产。这意味着,消费者用上长续航、高安全固态电池的日子已不再遥远。
但与此同时,韩国三星SDI宣布计划于2027年实现全固态电池的量产,比其原定时间提前了一年。全球竞争日益激烈。
固态电池的未来,就像凌晨等待孩子回家吃饭的母亲面前的那桌菜——美好可期,但需要真正“到家”才能温暖人心。

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