固态电池与液态电池

固态电池是液态电池的一种延伸,一种补救方案。初期,它可以沿用液态的正负极材料和供应链,减少商业化道路上成本的额外新增项。在此基础上固态电解质或混合电解质替代液态电解质,强化安全性。

用于量产车中最广泛的液态电池是NCM522电池或NCA电池,而车企最为期待的是NCM811电池。当前NCM811电池的系统能量密度可提升至170-180Wh/kg,基本是动力锂电池能够达到的巅峰值。

然而,高处不胜寒,当高含量的镍帮助液态电池站上能量密度的最高峰时,就面对上了瓶颈问题,无法再继续下一个高峰。同时,它也开始发挥破坏作用。电解液化学窗口较低,额定电压大概为3.7V,但高镍正极材料要提高容量要更高的电压,而电压会引发电解液发生崩解,引发爆炸。

电动汽车若要代替燃油车成为主流用车选择,它要有可以相媲美的续航里程。能量密度,是核算续航的一个关键指标。这意味着,电池厂会将高镍三元锂离子电池贯彻下去。同时,整车的安全性必须得到保障,这是电动汽车、智能汽车等等得以普及的根本。动力锂电池,能量的起始点,是动力源安全的第一道关卡。

因此新一代动力锂电池在保持及延续液态电池的高能量密度的同时,也需解决安全性问题。而这正是固态电池出现最重要的目的。

当然,除了固态电池,还有其他解决方案,例如锂硫电池、锂空气电池。但根据辉能的调研,“锂硫电池和锂空气电池都处于非常前期的实验室的研究阶段,预计到2035年至2040年才有可能出现基础的技术,电芯技术才有可能成熟。在此之前,它不具备商业化的可能。”

就电动汽车的发展时间来看,2025年至2040年是其发展的黄金期。这段时期内,电动汽车能否大规模上路,决定着它是否可以作为未来汽车的解决方案。这又取决于动力锂电池的技术进化速度。

依据这一时间点,比较之下,各类新型电池体系中,固态电池是距离产业化最近的下一代技术。在辉能看来,固态电池以固态电解质代替液态电解质,沿用当前的三元正负极体系,它更像是磷酸铁锂离子电池(高安全)和三元锂离子电池(高能量密度)的结合体。

当液态电池上升空间受限,锂硫锂空气电池远在他方,固态电池成为电动汽车迈向未来的希望。但是,这份希望的建立过程并不容易。