固态电池即将商业化，但与我们无关
固态电池即将商业化，但与我们无关
寒风凛冽，纯电动车车主们长途跋涉数千公里回家，心情郁闷。 标称续航600公里的汽车，只开了200多公里，电量就已经不足20%了。 进入服务区后连停车位都找不到，更别说充电桩了……
每年冬天，续航焦虑都会萦绕在纯电动车车主的心头。 只有更大容量的电池投入商用，才能将纯电动汽车的续航里程提高到数千公里。 即便冬天缩水到只有500、600公里，恐怕也能彻底解决用户的续航问题。 焦虑。
近日，哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院（SEAS）的研究人员宣布推出另一种新型锂金属固态电池，或许能够解决纯电动汽车的电池寿命问题。
01 固态电池，解决续航焦虑的希望
之所以存在续航焦虑，是因为目前电动汽车搭载的锂电池能量密度太低。 国内汽车上比较流行的三元锂电池或磷酸铁锂电池的能量密度通常不超过250Wh/kg。
普通B级轿车和SUV百公里能耗一般在15kWh左右。 如果要实现1000公里的续驶里程，则需要约重600公斤的电池。 但同时，大电池占用空间太大，其重量也会影响电池寿命。 因此，对高能量密度电池的研发一直没有停止过，目前最有可能的解决方案就是固态电池。
与传统电池相比，固态电池的核心区别在于固体电解质代替电解质、锂金属负极代替石墨负极。 特斯拉21700锂电池的能量密度仅为300Wh/kg，已经达到了锂电池的天花板。 想要突破这个瓶颈是很困难的。 不过，300Wh/kg只是固态电池的起步水平。 稍强一点的固态电池能量密度可以达到500Wh/kg。
SEAS材料科学副教授李欣表示，锂金属阳极电池的容量密度可以达到商用石墨阳极电池的十倍，显着提高电动汽车的续航里程。
同时，团队研发的新型固态电池还支持超级快充。 大约10分钟即可充满电。 充电速度与5C麒麟电池相当。 6000次充放电后健康水平仍保持在80%以上。
续航里程达到1000公里的固态电池组重量可能会低于300公斤，占用空间也更少，这将有助于车企充分利用车内空间。 目前很多汽车都采用了顶篷设计，原因之一就是电池。 大量电池堆拥挤在车底，车顶采用传统设计，可能会导致车内空间不足，或者整体车身高度变高，美观度较差。
固态电池的高能量密度可以充分解放车企的设计能力，让电动汽车在动力、外观、实用性、舒适性等方面都有更大的提升空间。
国内外对于固态电池的研究已经持续多年。 前段时间，丰田也公布了新一代固态电池，号称能量密度高达传统三元锂电池的7倍，充电十分钟续航里程可达1000公里。
看来固态电池的商业化节点已经到来，续航里程数千公里的纯电动汽车离我们并不遥远。 但事实真的是这样吗？
02 商用近在咫尺，却无法惠及大众
固态电池离我们还远吗？ 不是很远！ 当然，这也取决于车企。 丰田的固态电池预计将于2027年至2028年实现商业化。其他海外车企的固态电池大部分也计划于2028年左右实现商业化。
一向活跃的国内新能源车企并不打算等待海外车企。 上汽集团计划于2024年实现固态电池的商业化，该电池的第一品牌将是智机汽车。 长安汽车计划在2025年实现固态电池的商业化，广汽、奇瑞、蔚来等车企也在加速固态电池技术的发展。 2025年堪称“中国固态电池元年”。
需要注意的是，初期的固态电池技术还不够成熟，能量密度可能只有300Wh/kg~500Wh/kg，可以是三元锂电池的两倍。 后期，随着技术的进步，能量密度更高的固态电池将逐渐商业化。
然而，无论固态电池的能量密度和安全性能如何出色，与绝大多数国内消费者都没有关系。 我们买不起配备固态电池的汽车。
阻碍固态电池商业普及的最大问题不是技术难度，而是产品超高的成本。 蔚来的半固态电池成本约为22万-25万元，而全固态电池成本更高。 一块电池就可以买一辆理想的L7 Air。
虽然通过批量生产可以在一定程度上降低生产成本，但材料成本是无法克服的。 固态电池注定只能用在50万元以上的高端产品上（包括固态电池组）。
好消息是，2023年，中国科学技术大学研发出新型固态电解质——氯氧化锆锂。 其电解液成本约为主流硫化物及稀土基、铟基氯化物的4%左右，充放电次数可达2000次（电池健康度不低于80%）。 电池从实验室到生产线的开发和验证往往需要数年时间。 氯氧化锆锂电解液能否商业化还需要时间的检验。
此外，近年来随着锂矿开采和冶炼技术的升级，锂资源价格持续下跌。 然而，可开采的锂矿资源最终是有限的。 未来，电动汽车的份额将不断增加，锂矿石价格上涨是必然的。 这些固态电池也是锂电池，其成本必然会随着锂矿价格的上涨而上涨。
因此，除了固态锂电池之外，车企和动力电池企业也需要考虑是否加入固态钠电池技术的研发。
03 固态钠电池，未来更合适的选择？
2023年是我国钠离子电池元年，搭载钠离子电池的汽车已逐步下线。 与锂相比，钠在地球上的储量更为丰富，而且成本也相对较低。 目前钠离子电池的主要问题是能量密度太低。
早在2020年，中科院大连化学物理研究所就宣布推出固态钠电池，具有能量密度高、寿命长、成本低等优点。 电池放电535次后，能量密度仍保持在355Wh/kg。 虽然低于其他研究机构研发的固态锂电池，但已经高于普通三元锂电池。
中国科学院物理研究所（北京凝聚态物理国家研究中心）和中国科学院青岛能源研究所也提出了一些固态钠电池的解决方案。 广州昊威新能源科技有限公司2023年宣布将在重庆投资100亿元建立固态钠电池生产线。
高工产业研究院高工产研咨询公司预计，现阶段，（半）固态钠离子电池仍处于发展初期。 随着专利技术储备的增加和突破，（半）固态钠离子电池有望在2026-2027年实现规模化量产。
显然，固态钠电池的能量密度短时间内无法赶上固态锂电池，但较低的成本可以辐射到中低端车型。 未来，中低端汽车将依靠高能量密度固态钠电池实现数千公里的续航里程，而高端车型将依靠固态锂电池实现续航里程。射程更远。 这或许是车企和消费者都愿意看到的最好局面。
本文来自微信公众号“点车通”（ID：），作者：点车通，36氪经授权发布。