12月9日《日经新闻》报道,丰田正在开发固态电池,一次充电续航500公里,充满电只需要10分钟,相比传统电动汽车缩减了至少三分之二,有望成为全球首家量产搭载固态电池汽车的厂商,将于明年推出原型车。
除了丰田的新闻之外,由大众集团和比尔盖茨共同投资的QuantumScape公司也发布了全新的固态电池技术,15分钟能充电80%,能量密度提升50%,可适应更宽泛的使用温度,最低可达零下30度。大众集团表示,目标是2025年建立该款新电池的生产线。
|那么,固态电池与传统锂离子电池有什么不同?
传统锂电池:是由正极、隔膜、负极,再灌上电解液制造而成。
固态电池:是采用固态电解质的锂离子电池,电解质材料很大程度上决定了固态锂电池的各项性能。
两者最主要的区别在于固态电池电解质为固态,相当于将正负极之间,锂离子迁移的介质由液态变为固态。而随着正极材料的持续升级,固态电解质能够做出较好的适配,有利于提升电池系统的能量密度。
固态电池的优点:
由于采用了固态的电解质,与传统锂电池相比,固态电池具有不可燃、耐高温、无腐蚀、不挥发、起火风险低,能量密度高的特点。
固态电池的产业化时点:
一般认为,要解决电池的能量密度问题,消灭里程焦虑,最后的方案是固态电池。虽然固态电池有很多优点,但是由于成本高、产能低,一直迟迟未得到普及。
固态电池的商业化进程可能没有大家想的那么快,2019年宁德时代就表示,正在进行全固态电池的研发工作,也制作出了样品,但是要完全商品化还需要10年时间,也就是说离量产还很远。
固态电池应用进度预计:
-2021年,是固态电池市场孕育期,进行相关产品的规划和研发,市场仍是三元电池的天下。
-2021-2025年,进入固态电池应用初期,电池能量密度达到300-500Wh/kg,小部分高端电动车将搭载固态电池。
-2025-2030年甚至更长时间,真正迎来市场成熟期,固态电池能量密度达到突破500Wh/kg,真正普及量产。
总的来说,全固态电池,尤其是针对车辆这类大电流的应用,距离工业规模化还比较远,需要进一步提升技术水平、控制成本。
|为什么有人说马上量产,有人却说需要10年?
你可能会猜到,目前市面上宣传的那些量产的固态电池,并不是全固态电池,而是一种半固态电池。
半固态电池,通常是一侧电极采用固态电解质,而另一侧电极仍用液态电解质。尝试半固态电池的,很多是出于快速商业应用的考虑,比如丰田将目标定于研发电车用的全固态电池,但也表示会从半固态电池开始逐步进入市场。
而宁德时代所说的量产需要十年,指的是全固态电池,这是电池的目标。
丰田和QuantumScape的固态电池,会对头部动力电池企业造成威胁么?
从固态电池的研发方面看:
欧美电池技术创新主要以创业型公司为主,因为欧美都是小企业来负责创新,大企业用并购的方式来解决创新问题,所以他没有必要广泛的去试探。
日本以传统车企、机械企业为主,因为日本的传统企业都是有很强的前瞻性的,任何新技术都要去试一试。
中国进入固态电池领域相对较晚,但是,我们认为固态电池也没有媒体传的那么神,研发即使最后相差1-2年,也不足以颠覆头部动力电池公司。
第一,锂电池成为主流,改进速度会很快。现在的液态形式的三元锂电池或磷酸铁锂电池,会不断的改进,尤其如果每年都能改进30%,5年10年,改进后的效能和固态电池也相差不大了。
第二,固态电池的创新技术容易汇集到头部企业。因为固态电池还是锂电池的路线,在锂电池路线里,这些不断提升的技术最后容易汇集的是头部企业。对于新的电池技术突破,自己建厂有很高的门槛和风险,所以很多人会把技术卖给头部企业,很快就能让它放大上量。固态电池之间的相对技术差距没那么大,并且在固态电池的商业化里,显然量大的优势才更重要。