充電快/續(xù)航長/更安全，固態(tài)電池能否顛覆行業(yè)？
在1月9日的NIO Day上，隨著蔚來ET7的發(fā)布，固態(tài)電池這個名詞又出現(xiàn)在人們眼前。這款150kWh的固態(tài)電池包的能量密度達到了360Wh/kg，相比現(xiàn)有電池提升了一倍。得益于超高的能量密度，蔚來ET7的續(xù)航里程能達到1000km。看到這里大家難免會產(chǎn)生疑問，固態(tài)電池這么好，為什么現(xiàn)在沒有車企使用呢？本期車事新知就來聊聊固態(tài)電池。
目前不論是三元鋰電池還是磷酸鐵鋰電池，它們都是液態(tài)電解質(zhì)鋰電池，液態(tài)電解質(zhì)有許多好處，它的導電效果好；同時與正負電極的界面接觸好，有效減少充電時的發(fā)熱量。不過隨著對續(xù)航里程的要求越來越高，液態(tài)電解質(zhì)的弊端也暴露出來。液態(tài)電解質(zhì)電池的能量密度小，目前能達到170-180Wh/kg就已經(jīng)算非常優(yōu)秀了。
同時，它的穩(wěn)定性較差，低溫或是高溫下都會分解，電池會逐漸衰減，影響續(xù)航里程。此外，液態(tài)電解質(zhì)電池的安全性也不高，隨著充放電次數(shù)增加，一旦鋰枝晶穿透隔膜，很容易燃燒或者爆炸。所以對于消費者來說傳統(tǒng)的鋰電池已經(jīng)接近極限的續(xù)航表現(xiàn)，難以滿足我們的需求；而且還會面臨補電慢、低溫電量衰減、安全性不高等問題，嚴重影響了我們用車體驗。
液態(tài)電解質(zhì)鋰電池的弱點制約了它成為未來電動汽車的能量來源，而固態(tài)鋰電池則被大家認為是未來電池的發(fā)展方向。固態(tài)鋰電池與液態(tài)鋰電池的最大不同在于它使用了固態(tài)電解質(zhì)。固態(tài)電池能量密度更高（最高能量密度在400-900Wh/Kg之間），結(jié)構(gòu)更堅固，同等體積下使用固態(tài)鋰電池，續(xù)航里程會增加至少一倍以上。
另外，固態(tài)電池最突出的優(yōu)點是安全性更高，固態(tài)電解質(zhì)不可燃、無腐蝕、不揮發(fā)、不漏液，即使在高溫情況下，也無自燃爆炸風險。更重要的是，固態(tài)電解質(zhì)保證了電池的內(nèi)阻，電池使用壽命更長，長時間使用也無續(xù)航里程衰減現(xiàn)象，有效減少續(xù)航焦慮。
但是，既然固態(tài)電池優(yōu)勢這么明顯，為什么現(xiàn)在沒有車企投入使用呢？首先一點是現(xiàn)階段固態(tài)鋰電池還沒有完備的產(chǎn)業(yè)鏈，生產(chǎn)和制造電池的工藝較為復雜，技術(shù)上也不夠成熟，所以目前的制造成本相比于傳統(tǒng)電池要高很多。
其次，目前常見的固態(tài)電解質(zhì)分為聚合物、氧化物、硫化物這三種類型。這三種材料的缺點都是鋰離子的導電性較差，只有液態(tài)電解質(zhì)的1/10甚至1/100，這會使快充難以實現(xiàn)。而其中導電性較高的硫化物材料，還會面臨穩(wěn)定性較差，遇水會產(chǎn)生劇毒的硫化氫，生產(chǎn)難度和制造成本大幅增大；氧化物的界面接觸較差，不易形成連續(xù)面，易斷裂造成短路?？梢钥吹焦虘B(tài)電解質(zhì)還有很多棘手的問題仍待解決。
蔚來此次發(fā)布的150kWh固態(tài)電池包采用了三項工藝：“原位固化固液電解質(zhì)”、“無機預鋰化硅碳負極”、“納米級包覆超高鎳正極”，可以看到此次量產(chǎn)的“固態(tài)電池”其實屬于半固態(tài)電池，所以內(nèi)部仍然需要使用到電解液與隔膜。而且這款電池在2022年四季度才能量產(chǎn)，可見實現(xiàn)量產(chǎn)還有很多問題和難點需要突破。
相信隨著科技的發(fā)展，固態(tài)電池的技術(shù)難點不斷被攻克，2025年之后將有更多搭載半固態(tài)電池的車型實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，而半固態(tài)電池也會逐步向純固態(tài)電池轉(zhuǎn)變。到那時電動車的安全系數(shù)將更高、續(xù)航里程會更長同時里程焦慮也不復存在，固態(tài)電池的到來將會給我們帶來全新的使用體驗。
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