AutoR智驾 2018-01-02 19:33
电动汽车充电一分钟,续航八百公里,是痴人说梦还是确有其事?
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​很多人都听说过固态硬盘,可车企们纷纷发力的固态电池究竟是什么鬼?

很多人都听说过固态硬盘,可车企们纷纷发力的固态电池究竟是什么鬼?

 

如果用教科书解释这一名词的话,简单来说固态电池就是一种使用固体电极和固体电解液的电池。

 

在大家都为新能源汽车里程焦虑的时候,近日,海外有电池专家称固态电池有望在5年内广泛应用。


小而轻、充电快、续航长又安全成了电动汽车乃至所有用电设备的痛点所在。得电池者的天下的说法也并非空穴来风,今天就有很多玩家都把方向盯上了固态电池。

 

整个电动汽车产业都把未来押注在了固态电池之时,那这电池究竟有何过人之处?

 

第一,固态电池里没有气体、没有液体,所有材料都以固态形式存在,与锂电池相比稳定性与安全性更好;固态电池本身高安全性、高温稳定性、可能达到的柔性等其它多功能特性;


第二,固态电池的能量密度一般是锂电池的两倍,这直接决定了纯电动汽车的续航里程,如果说目前锂电池的纯电动汽车续航瓶颈只在500公里左右,那么采用了固态电池的纯电动汽车续航焦虑基本能彻底解决;


第三,固态电池体积更小、更轻薄,而且可以根据需求调整电池的形状,如此一来,纯电动汽车的电池布局可以更灵活,也不会过分侵占车内空间,车身重量的问题随之得到解决;


据了解,固态电池能量密度更高、安全性更高、不会在高温下发生副反应、同时也不必设计像三元锂电池那么复杂的热管理系统,可以节约成本同时降低重量。一个简单的对比:特斯拉-松下生产的85kWh电池组质量达到了900kg,而固态电池创业公司SeeoInc相同容量的电池组重量只有323kg。

 

优势足够明显,玩家足够疯狂

 

本田


本田汽车表示,公司正在考虑为电动车研发能量密度大的新一代全固态电池,从而满足排放标准要求。


本田发言人Teruhiko Tatebe表示:“我们很早就已经对全固态电池展开研究,但目前我们还没有与其他车企进行研发合作。”日本共同通讯社报道称,本田和日产均在研发全固态电池电动车,而日产对此没有立即做出回应。


丰田


丰田汽车公司副社长Didier Leroy称要在2025年前推出能够延长电动汽车续航里程的新一代电池“固态电池”。


Didier Leroy在东京汽车展上会见记者称,固态电池具备大大提高续航里程的潜力,可能成为游戏改变者。他表示,丰田公司正投入200多人进行开发。同时他还强调丰田在固态电池方面的专利为世界第一,但他并没有透露搭载固态电池的电动汽车什么时候发售。


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据悉,丰田公司在2016年12月成立了电动汽车开发部门,并在今年9月与电装公司和马自达公司成立了研发电动汽车基础技术的新公司。


丰田于2017年12月13日正式发布公告称,将与日本松下公司达成一项电池合作协议,共同研发电动汽车方形电池的可行性,并最终在丰田旗下电动车型上大规模应用。


其实早在2010年,丰田就曾推出过续航里程可超过1000KM的固态电池。丰田所推出的固态电池原型主要是由四层10x10cm大小的片状结构所组成,正负极与电池本体材质的成分由钴酸锂、石墨与硫化物所组成,平均电压为14.4V。


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宝马


2017年12月,宝马宣布与电池技术公司Solid Power建立新的合作伙伴关系,开发并计划商业化电动汽车的固体电池技术。


据了解,Solid公司已经生产出由该公司的无机材料制成的电池,这种电池技术可以实现比锂离子电池更高的能量密度,意味着在相同大小和体积的情况下,可以获得更大的能量和更长的使用时间。


大众


2014年12月,大众汽车公司收购了QuantumScape公司约5%的股权,QuantumScape是美国的一家初创科技公司,致力于开发新固态电池技术。


菲斯克汽车


电动汽车初创公司菲斯克2016年宣布公司推出的第一款车将搭载石墨烯的混合超级电容器技术。但该计划一度搁置,转而使用传统的锂电池为汽车充电。


不过最新消息显示,目前菲斯克正在为一款新型固态电极申请技术专利,这种电池将拥有一些无法想象的规格功能。


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据介绍,菲斯克的固态电池采用了三维电极,其能量密度是常规锂离子电池的2.5倍。据菲斯克宣称,该技术使电动车的续航里程数达到500英里以上,而充电所需时间仅为1分钟,比在加油站的加油速度还快。


 

现代汽车


据外媒报道,现代正自主研发固态电池,供旗下电动车使用,现代目前已建立中试生产设施。业内人士向记者透露:“现代正通过南阳研发中心(Namyang R&D Center)旗下的电池研发团队进行固态电池的研发,目前已取得一定的技术水平。”

 

现代汽车正在参与各类先进的固态电池研发项目并/或为其提供资金支持,其合作对象包括:韩国陶瓷技术院(KICET)及中国清华大学、韩国汉阳大学及由约翰·古迪纳夫领导的德克萨斯大学奥斯汀分校。

 

日立


日立佐森总裁Takashi Tanisho表示,目前,日立已经将固态电池的样品送到了航空航天和汽车行业的潜在客户。此外,日立正在与一个未公开的日本电池制造商合作,完善一些细节上的问题,并在2020年之前将固态电池投放市场,而且可能不会在日立的品牌下出售。

 

戴森

 

英国家电巨头戴森宣布将在2020年量产一款电动汽车,其中电池组为一种可拆卸的盒式固态电池组,安装在传统燃油车发动机舱的位置。


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据了解,由戴森投资的电池公司Sakti3开发的固态电池组比锂离子电池更轻、更节能,进一步减轻电池组重量和对控制系统的要求。电池包将提供两种容量,以适应短途和长途的用户,同时价格也会较为低廉。


博世


博世一直积极布局固态电池的研究和生产。 2016年博世收购了一家名为“Seeo”的美国电池公司。博世和Seeo还与日本著名的GS YUASA(汤浅)电池公司和三菱重工共同建立了新工厂,主攻固态阳极锂离子电池。


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德国大陆


据路透社报道,德国汽车供应商大陆目前正在考虑加大对电池生产的投资,CEO Elmar Degenhart在接受采访时表示,大陆或将对加大对创新型电池的生产投资,而且,大陆并不会投资目前正在使用的锂离子电池,而是预计在2024年或2025年投入生产的新一代固态电池技术。

 

法国博洛雷


作为全球首个将固态电池在电动车领域商业化的公司,法国博洛雷公司的电动汽车“Bluecar”配备了其子公司Batscap生产的30kwh金属锂聚合物电池(LMP)采用Li-PEO-LFP材料体系,这些电动车已有2900辆投入使用

 

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目前法国的博洛雷、美国Sakti3和日本丰田,这三家也分别代表了以聚合物、氧化物和硫化物三大固态电解质的典型技术开发方向。

 

中科院青岛生物能源与过程研究所


针对固态电池发展中固固界面阻抗过大的瓶颈问题,中科院青岛生物能源与过程研究所研究成员创造性地提出“原位自形成固态电解质”的解决方案,有效降低界面阻抗和提升电池综合性能。目前中科院青岛能源所已开发出6Ah大容量三元固态锂电池,具有能量密度高、循环寿命长、安全性能佳等优势。


2017年1月15日,该所研发的固态锂电池随中科院深海所的深潜器出海,启程远赴马里亚纳海沟进行全海深示范应用,这是我国首个自主研发可应用于深潜器的高能量密度、高性能全固态锂电池。

 

宁德时代


硫化物固体电解质是宁德时代的重要研发方向。宁德时代新能源科技有限公司梁成都博士表示,宁德时代采用热压方式改善界面接触来提高电池体系的整体离子导电性,并且对硫化物材料进行了改进研究,提高了它的稳定性,朝产业化更进一步。


但制造方面是一个很大的挑战,生产流程、工艺方式和传统锂离子电池的生产方式完全不一样,宁德时代已经进行一系列的材料研究和工艺开发,在固态电池的产业化方向进行了积极布局。

 

珈伟股份


2016年11月15日珈伟股份公司在上海发布了全球首例固态锂电池与快充锂电池,同时表示,将全力加速固态锂电池与快充锂电池的合体,将更深一层的安全保障与超强性能合二为一。


近日珈伟股份在深交所互动易平台上回答投资者提问时称:“目前锂电池工厂已进入设备的安装调试阶段,预计12月中下旬将正式投产,即将量产的电池主要为快充的类固态电池。


此外,中科院物理所、中科院化学所、大连化物所等研究中心,以及坚瑞沃能、寒锐钴业、赣锋锂业、国轩高科、当升科技、天津力神等上市公司也都在近日表示,正在进行固态电池的研究。

 

 

当然,固态电池也非十全十美,之所以目前还无法大规模投入使用还有两点技术难点。

 

一、固态电解质电导率总体偏低导致了其倍率性能整体偏低,内阻较大,充电速度慢。


二、现阶段固态电池的成本依然高昂,而且生产速度慢,过去几年固态电池受限于容量,更多的只能应用在小型电子产品里。

 

不过好消息是,2017年3月,锂电池的发明人之一的John Goodenough和他领导的德克萨斯大学奥斯汀分校科克雷尔工程学院研究团队发布了一项新的研究成果。这项研究成果被描述为固态电池领域一项新的“突破”。

 

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对于自己的最新发现,John Goodenough表示:“成本、安全性能、能量密度、充放电比率以及电池循环寿命,都是电动车发展中备受关注的制约因素。我们相信自己的发现,可以解决电池领域目前存在的许多固有问题”。

 

从铅酸电池时代到镍氢电池时代再到今天的锂电池时代,新能源汽车的探索之路一直围绕着电池的发展,政策过分催熟了电动汽车产业不假,但不可否认地刺激了电池技术的革新。

 

技术进步总归是好的。

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