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固態(tài)電池技術(shù):取代燃油車,就靠它了?

2022-11-18 來源:瘋狂的火花塞

提到新能源,總是繞不開續(xù)航里程和充電時間的話題,就像提到內(nèi)燃機,總會提到馬力和扭矩,目前的動力電池主要分為三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池。

隨著電池原材料的限制,電池的能量密度已經(jīng)達到了暫時的巔峰,很多主機廠只能通過改變電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計,來提升動力電池的容量。

從液態(tài)到固態(tài)

不管是三元鋰電池還是磷酸鐵鋰電池,都是由正極、隔膜、負極,再灌上電解液制造而成,其中液態(tài)電解液充當(dāng)非活性介質(zhì),用來讓鋰離子在正負極之間移動,從而實現(xiàn)充放電的操作。

但是液態(tài)的電解液也存在一定的問題,比如單位能量密度難以提升,續(xù)航里程無法突破;電池安全無法保障,一旦出現(xiàn)泄露、短路、起火,液態(tài)的電解液會迅速燃燒,甚至產(chǎn)生爆炸。

所以就有人提出了固態(tài)電池技術(shù)。就是把液態(tài)的電解液換成固態(tài)的電解質(zhì),最大的特點就是可以提升能量密度、大幅提升充電時間,并且還非常地安全。

固態(tài)電池 優(yōu)勢明顯

以豐田發(fā)布的固態(tài)電池技術(shù)為例,可以增加40%的質(zhì)量能量密度和70%的體積能量密度,不管是同等重量還是同等體積,固態(tài)電池都能實現(xiàn)大幅提升。

最主要的原因就是在固態(tài)電池中,不再需要石墨充當(dāng)負極,而是直接采用金屬鋰作為負極,不僅減輕了負極材料的用量,還能大幅提高電池的能力密度。

普通的三元鋰電池的能力密度達到300Wh/Kg已經(jīng)算是非常高了,而全固態(tài)電池可以輕松突破400Wh/Kg,預(yù)估的最大潛力甚至可以達到900Wh/Kg。

國內(nèi)蔚來汽車研發(fā)的固態(tài)電池,只能算是半固態(tài)電池,正負極之間依然有電解液,只是縮減了電解液的占比。

但是能量密度依然達到了恐怖的360Wh/Kg,遠超市面上的三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池。

充電時間 大幅縮減

實際上,就算動力電池能量密度再提高一倍,很多車主還是會有里程焦慮,充電效率慢才是新能源最大的“心病”。

如果一輛新能源的續(xù)航為500Km,但是充一次電只需要10分鐘,基本上就和燃油車加油一樣,相信里程焦慮的問題就會不攻自破。

目前由于電池技術(shù)、充電樁普及的限制,經(jīng)常出現(xiàn)“排隊2小時,充電1小時”的現(xiàn)象。即便是目前最先進的快充技術(shù),也只能實現(xiàn)30分鐘充電80%的效率。

而固態(tài)電池從空電充至滿電,可能只需要幾分鐘,這一點也是固態(tài)電池最有競爭力的地方。

另外在循環(huán)壽命上,固態(tài)電池也有先天的優(yōu)勢,由于不需要隔膜,也就不會出現(xiàn)鋰枝晶現(xiàn)象,不僅降低了風(fēng)險,也大大提升了電池的使用壽命。

推廣普及 有難度

固態(tài)電池雖好,但也面臨新技術(shù)的通用問題,就是在研發(fā)應(yīng)用初期的成本非常高,目前還無法實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。

即便是未來技術(shù)突破,大概率也是會先用在手機、電腦上,如果真的大規(guī)模應(yīng)用到汽車上,對于燃油車來說將是“滅頂之災(zāi)”。

畢竟一輛續(xù)航里程不錯,充電時間極短,使用壽命超長,又非常安全的電動車,絕對有可能完全取代傳統(tǒng)的燃油車。

 

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