电池续航一直是新能源汽车发展中的一大痛点,目前阶段,虽然个别三元锂电池的续航超过1000公里,但技术似乎已经陷入了瓶颈阶段,这时候,固态电池成为新的拐点。
目前市面上超过9成的新能源汽车都是三元锂电池和磷酸铁锂电池,相对于燃料电池、铅酸电池、镍氢电池而言,锂离子电池的综合优势较为明显,但是受到电池材料自身属性的影响,续航和安全性能一直是各大车企的痛点。
“冬天怕冷,夏天怕热”,冬天跑一趟高速,纯电动汽车的性能体现得淋漓尽致,在低温天气,续航达成率大概只有7成左右,原本续航600公里的车型,实际续航只有400多公里。
充一次电,续航400公里与燃油车一次加300块的油差不多,但问题在于纯电动车充电慢,充电难,即便使用快充,从20%充至80%也需要半小时以上,尤其节假日,高速路服务区排队充电的场景历历在目。
除此之外,电池安全性才是最大的痛点,以三元锂电池为例,其能量密度、低温性能、续航里程均比磷酸铁锂电池好,但是,由于正极材料化学活性较高,不耐高温,遇到激烈碰撞、挤压、短路等情况,容易引发起火。
前几年,绝大部分车企都喜欢三元锂电池,像特斯拉,在2019年之前一直都搭载三元锂电池,随着电池技术不断升级,续航里程得到一定程度突破,这时候三元锂电池的痛点慢慢显现出来,很多车企都开始搭载磷酸铁锂电池。
虽然磷酸铁锂电池在针刺、碰撞、挤压环境下,稳定性高于三元锂电池,但在极端环境下,依然不稳定,加之电池本身能量密度略低,低温性能也不如三元锂电池。
为此,各家车企都推出自主研发的锂电池,比如比亚迪的刀片电池,特斯拉的4680大圆柱电池,宁德时代的麒麟电池等。
但是,由于锂电池本身的属性很大程度上决定了电池的性能,即使有各种技术加持,也无法从根本上改变。
锂电池遇上瓶颈,创新节点或在固态电池
这几年以来,锂电池续航确实有了较大进步,从最初200公里的续航发展到现在近千公里的续航,但业内人士称,在各种技术的改良下,锂电池本身能量密度已经接近“极限”。
个别一些车企推出续航超过1000公里的版本,但可以看到,更多是量的累积,电池体积更大,充电时间更长,价位更贵。就像极氪009麒麟电池版,续航超过1000公里,电池重量也将近600公斤,整车价位或超40万,注定只适合极少数人。
技术上越来越难突破,面对这些现状,全球多家车企都把目光投向了固态电池。
由于固态电池在能量密度、续航、循环充电寿命、电池稳定性、安全性、环保等方面的性能都比现在的锂电池更有优势,被认为是“当前最有可能胜出的动力电池之一”,纯电动汽车的很多痛点都可以通过固态电池来解决。
从安全性来看,全固态电池采用固态电解质,取代了锂电池的液态电解质,从材料化学属性来看,受环境温度的影响较小,不存在“热失控”的现象,它的性能更加稳定,安全性很高。
从续航来看,固态电池的能量密度几乎是锂电池能量密度的两倍以上,麒麟电池的能量密度达到255Wh/kg,可以说是当前阶段能量密度最高的锂电池之一,而固态电池,它的能量密度普遍能达到300Wh/kg-400Wh/kg。
这就意味着固态电池的续航里程至少都是锂电池的两倍以上,实际续航很容易超过1000公里。
当然了,固态电池依然存在两大痛点,由于固态电解质本身界面阻抗较大,电导率偏低,电池能量传递不够不稳定,电池制造成本较高,被业界认为只锂电池的3-4倍。
这几年锂电池的成本有所下降,但装车后实际每度电的综合成本普遍在1000元上下,以续航600公里的纯电动车为例,电池容量大概在70度电左右,电池综合成本差不多要七、八万。换句话来说,相同容量的固态电池其成本可能要20多万。
半固态电池成了多家国内车企的“过渡性技术”
虽然固态电池的优势很多,但目前也面临很多难题,当前阶段,全固态电池在全球范围内还处于试制品研发阶段。
为此,国内很多车企把目光转向半固态电池,一方面技术难度降低,另一方面,市场接受度也会更高,个别车企已经宣布将于2030年至2025年陆续推出搭载半固态电池的新能源车型。
目前阶段半固态电池的技术越来越趋于成熟,个别一些车企已经宣布即将开始量产,这对新能源汽车来说是一大好消息。
据卫蓝科技负责人透露,150kwh的半固态电池已经进入量产阶段,这种半固态电池的能量密度达到360Wh/kg,远超目前的三元锂电池,搭载该电池包的蔚来汽车,续航可达1100千米。
不过,半固态电池依然含有约10%左右的液态电解质,类似“果冻”状的电池,在安全性、能量密度、续航、寿命等方面与全固态电池仍然存在一定差距。
欧、美、日押注固态电池,力图通过动力电池实现“弯道超车”
据海外消息,美国QuantumScape公司宣布全固态电池有了新的进展,最长续航可达2000公里,快充至80%电量仅需15分钟。
另外,日产汽车此前也宣布成功研发出全固态电池,2025年实现量产,充电3分钟,续航可达1000公里,德国宝马也宣称将于2025年推出首款全固态电池原型车,预计2028年实现量产。
半固态电池的综合优势已经非常明显,一旦全固态电池在成本、技术方面有了突破并开始量产,对新能源汽车来说,绝对是一个历史性的革新。
在新能源汽车这条赛道上,中国车企当仁不让走在了世界前列,全球动力电池TOP10,中国企业占了6席。
但我们也要看到,面对动力电池带来的机遇,欧美日(参数丨图片)都在全力研发新技术,都想抓住这次机遇,挽回“掉队”局面。
而国产车企似乎比较热衷于半固态电池,一旦国外率先实现量产全固态电池,很可能意味着国内新能源汽车又要被“甩在后面”,因此,要有危机感!