钜大LARGE | 点击量：913次 | 2019年02月19日
固态电池能在燃油车即将落幕锂电池乘势而起的情况下来分一杯羹吗
日前，有媒体从美国媒体Motor1获悉，丰田将推出一款全新电动车，配备目前正在研发的全固态电池，这款固态电池可大幅提升全新电动车的续航里程，并且缩短充电时间。这款新固态电池电动车预计将于2022年正式上市。
无论是出于政策的支持，还是满足环保法规的考虑，抑或是因为资本的青睐，纯电动汽车的普及都已成为未来的必然趋势。主流汽车厂商已经表态，2020年之后纯电动汽车将会成为主流，燃油汽车则逐渐淡出历史舞台。
当然，即便这一切终将成为事实，但从目前整个汽车行业的发展来看，纯电动要成为主流尚需时日，主要原因无非几方面：成本高、充电难、续航里程和充电时间局限。所以，目前似乎混合动力技术更适合形势。不过，一直主打混动领域的丰田已经计划进军纯电动市场，并计划要靠一块“固态电池”闹一场革命，那么这块固态电池到底有什么魔力呢？今天小编带大家看看吧！
目前无论是数码电子还是汽车行业，锂电池都是最主流的技术之一，然而锂电池始终避不开安全问题，尤其在汽车领域，锂电池的散热问题需要严格的热管理系统加以规避。其次，目前纯电动汽车无法大范围普及，最主要的一个原因是锂电池的能量密度降低，制约了续航里程的提升，再者即便是大量使用了快充技术，锂电池的充电时间也是有瓶颈的，无法彻底达到消费者的期许。
比起锂电池，固态电池似乎有着不可取代的优势
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
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；
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。
固态电池发展仍需时间
这似乎听起来很美好，甚至会成为纯电动汽车领域的未来之星。但固态电池同样有着绕不开的缺点：
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。
这也是为什么特斯拉和松下要孜孜不倦的捣鼓三元锂电池，还吸引宁德时代、比亚迪、LG化学和三星SDI这些主流动力电池玩家纷纷加入三元锂电池研发阵列的原因。
总而言之，固态电池的发展还处于早期阶段，上面的数据和特性都带有实验性质，距离商业化还有一段路要走。下面这张图是固态电池和锂电池等近十年来国内专利申请量对比：
从图中便可看到，固态电池与锂电池之间的差距，虽说如此，固态电池商业化的拦路虎是成本过高，随着资本和技术研发的投入不断加大，成本也会一路下降至可商业化的水平。三元锂电池就是一个例子，2008年，特斯拉电动跑车Roadster搭载的电池组成本高达1200美元/kWh，到2016年，特斯拉电池组成本已经下降至190美元/kWh。
在固态离子学中，固态电池是一种使用固体电极和固体电解液的电池。固态电池一般功率密度较低，能量密度较高。由于固态电池的功率重量比较高，所以它是电动汽车很理想的电池。
专家预测，2020年固态电池技术研发有望取得突破性进展，在成本、能量密度和生产过程等方面进一步赶超锂离子电池技术。2030年，锂离子电池将不再是电动汽车电池主流，但其在某些电子原件领域仍有一席之地。
“如果能量密度进一步提高，大于500瓦时/公斤的话，从现在开始就要考虑固态锂电池，以及锂空气电池、锂硫电池等新的电化学体系探索研究”，中国工程院院士陈立泉在谈到电池的未来发展时也如此表示。电动汽车产业中长期发展需要进行技术储备，固态电池有望成为我国下一代车用动力电池的重要技术路线。
未来的技术路线为何会是固态电池？
当今占据技术主流的是锂离子电池，但是从长期来看，固态电池或许更能满足人们对高能量和高安全性的现实需求。
工作原理上，固态锂电池和传统的锂电池并无区别。传统的液态锂电池被称为“摇椅式电池”，摇椅的两端为电池的正负两极，中间为液态电解质。锂离子像一个运动员，在摇椅两端来回奔跑，锂离子从正极到负极再到正极的运动过程中，电池的充放电过程就完成了。而固态电池只不过其电解质为固态，具有的密度以及结构可以让更多带电离子聚集在一端，传导更大的电流，进而提升电池容量。
固态电池有很多优势，发展前景值得期待。其中，两个最明显的优势就是能量密度更高，运行更安全。使用了全固态电解质后，锂离子电池可以不必使用嵌锂的石墨负极，而是直接使用金属锂来做负极，这样可以大大减轻负极材料的用量，使得整个电池的能量密度有明显提高。
现在许多实验室中，都已经可以小规模批量试制出能量密度为300-400Wh/kg的全固态电池。固态电池在大电流下工作不会因出现锂枝晶而刺破隔膜导致短路，不会在高温下发生副反应，不会因产生气体而发生燃烧，因此，安全性被认为是固态电池发展的最根本驱动力之一。
当然，现今技术日新月异，发展迅速，固态电池可能是未来电池技术的发展方向之一，但也不能说固态电池就是最好的。此外比如燃料电池、超级电容器、铝空气电池、镁电池等，在理念上都有较大的发展空间，而最终，要看哪种路线发展更快、更接地气，更能在商业化的规模和成本方面达到完美的平衡点。要达到完美的平衡点，首先，使用的材料必须不能是高成本且稀有的。其次，要在各个行业和领域都有实现大规模应用的可能。
从理论的提出时间来看，固态电池并不是一个新的概念，但多年来，研发上的进展并没有想象那么快速。韩国三星的一位技术人员认为，即便最终能做到成本上的降低，电池从实验室到最终的量产也需要不短的时间。正如液态锂电池，在上世纪70年代，相关的理念和实验认证就在齐头并进地推进，但真正大规模的使用，已经是20世纪末了。
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