2021年12月20日 | 汽车巨头都在争抢的黑科技，究竟有何魔力？

冬天来了，又到了电动汽车集体“趴窝”的季节。

低温环境下，锂电池续航急剧衰减已然是不争的事实。不管电动汽车车主如何维护保养，都避免不了续航里程锐减。每当看着汽车屏幕上不断缩小的续航里程数字，总有人憧憬着电动汽车摆脱续航限制的那一天。

别着急，新一代电池技术已经在路上了。前几天，北汽蓝谷在互动平台表示，其第二代固态电芯开发已经完成，正在进行电池系统台架测试和整车搭载验证。消息一出，再次让固态电池技术处在风口浪尖上。

固态电池，具有高能量密度、高导电率、安全性高等优势，被誉为汽车锂电池的终极形态。甚至有专家放出豪言：“全固态电池普及之日，就是燃油车退出历史舞台之时。”

为了让固态电池早日投入使用，各大车企、初创公司纷纷投入大量人力物力，企图借此一举成为电动汽车的王者。

今年 1 月，蔚来高调发布固态电池包，声称将在蔚来 ET7 轿车上使用；今年 4 月，宝马发布固态电池规划，计划在 2025 年前推出固态电池原型车，2030 年前量产。除此之外，汽车动力电池“御三家”宁德时代、LG 化学、松下也纷纷开展固态电池研发计划，一个属于固态电池的时代似乎即将来临。

固态电池是未来科技

固态电池，就是使用固体材料作为锂离子来回移动的电解质。在目前常用的汽车电池中，基本采用电解液作为电解质，某种程度上可以将其称为液态锂电池。液态锂电池可能因短路、高温而发生起火，锂离子在反复沉积和析出过程中，金属锂负极表面容易生长出锂枝晶，并发生粉化，大大降低了电池的利用率，从而缩短电池使用寿命。

枝晶在电解液内生长，有时候会穿透隔膜，就会引发漏液，接着就会引发电路短路，最后电池高温自燃。平时经常在新闻中看到电动汽车自燃事故，其中大部分都是因为枝晶疯涨，从而引起电解液漏液。固态电池电芯内不含电解液，也不需要电解质盐与隔膜，彻底杜绝了漏液引发的自燃问题。

此外，固态电池没有液体，也就不需要复杂的封装系统，也不需要 BMS 温控组件。汽车动力电池，并不是像四驱车那样将柱状电池直接塞到电池盒内，需要用一层层包装将这些柱状电池、方形电池包起来，然后组成电池包，最后再将其安放在汽车底盘上。这一层层包装，其实就是复杂的封装与温控系统，保障汽车安全。

固态电池技术出现后，封装系统可以更加简单，电芯占电池包的比重也更高。如此一来，电池包整体能量密度也会得到相应提升。综合来看，固态电池有望突破 500Wh/kg 瓶颈，将电动汽车续航里程提高到 1000 公里以上。

▲不同电池 Pack 电芯占比

如此一来，电动汽车续航与传统汽车不相上下，续航再也不是电动汽车的缺点。更令人兴奋的地方在于续航里程衰减，固态电解质保证了电池的内阻，长时间使用也不容易出现续航里程衰减的问题。换句话说，这个续航里程是长期稳定的数据，不会随着天气变化与使用时间而快速衰减。

电池尺寸小、安全性强、续航里程长，固态电池简直就是完美的锂电池技术，如果有人觉得固态电池技术不好，小黑第一个不服。就连中科院院士欧阳明高也曾公开表示，要实现 2030 年 500Wh/kg 的能量密度目标，固体电解质层面的突破是不得不走的必由之路。

可是，理论数据再好也没用，固体电池技术研发难度太大，就像可望而不可即的艺术品，难以在大众层面普及。

明年谁能率先量产？

近些年来，关于固态电池出现突破性进展的新闻不绝于耳，只可惜现实一次又一次让人失望。今年年初蔚来 ET7 搭载固态电池的消息传出，一度引爆整个汽车圈。在发布会上，蔚来声称 ET7 将会在 2022 年的第四季度上市，电池能量密度达到 360 Wh/kg，一次充电续航里程突破 1000 公里。

虽然能量密度不尽人意，但是续航里程确实让人心生向往。要知道，目前续航里程最长的电动汽车，也不超过 800 公里。一旦蔚来 ET7 的数据成真，那将是电动汽车革命性转折点。

然而，最新数据显示，量产版的蔚来 eT7 将采用三元锂电池和磷酸铁锂电池，并没有传说中的固态电池。或许，蔚来固态电池技术尚不成熟，前期先用三元锂电池与磷酸铁锂电池过渡。

▲蔚来 eT7

另一个放出固态电池豪言的公司是 Fisker。早在四年前该公司就申请了充电 1 分钟，续航 800 公里的固态电池专利。三年前， Fisker 表示他们攻克了固态电池技术难题，最终设计即将公布，可直到今天， Fisker 固态电池轿车始终没有出现。前不久， Fisker 表示该公司已经放弃固态电池计划，全球第一家声称量产固态电池的公司正式宣告失败。

其实，每年都有很多公司宣告攻克或即将攻克固态电池技术。国内有蔚来、北汽蓝谷，国外有 Fisker、Saturnose，都宣称明年量产。然而固态电池的未来并不会由这些公司决定，真正的固态电池明年也很难量产。

何为真正的固态电池？

固态电池有三大路线，分别为聚合物全固态、氧化物全固态与硫化物全固态，其中聚合物全固态与氧化物全固态离子电导率特别低，尚且不如三元锂电池，因此目前主流路线为硫化物全固态。

在欧洲，大众投资的 Quantum Scape 技术相对先进；在美国，Cymbet、Quantum Scape、SolidPower、Polyplus 等一系列初创公司在努力；在东亚，这个电池技术最为发达的地区，韩国有现代、LG化学、三星，日本有丰田、本田、松下，中国有宁德时代、江苏清陶、北京卫蓝、赣锋锂业、无锡海特。

▲丰田固态电池技术

日本在 90 年代就开始硫化物固态电池研究，以丰田为代表的企业积累了足够多的经验，丰田、松下等企业均表示 2025 年硫化物全固态电芯量产。国内这边情况相对复杂，氧化物体系产业化工艺在全球领先地位，借此衍生出固液混合电池。

▲固液混合电池

蔚来宣称的固态电池，其实也就是氧化物固液混合电池。该技术难度比硫化物固态电池低，研发速度也相当快。北京卫蓝（蔚来合作企业）、江苏清陶等公司甚至直接保持目前已有的液态锂离子电池生产线，只是在材料中添加氧化物成分，如锂镧锆氧、LAGP、LATP 等等。

氧化物离子导电率差，甚至不如液态电解液，且固-固接触不好，难以单独存在，只能与电解液或者聚合物复合。固液混合电池，虽然可以降低电池中的电解液含量，但是并没有改变液态锂电池的固有缺点。枝晶生长、Pack 电芯占比以及安全性问题都无法解决，甚至人们最为关注的续航里程问题，固液混合电池提升幅度也不大。

▲枝晶

某种程度上说，目前业界宣传固态电池的种种优点，大多指的是硫化物全固态，与氧化物固液混合电池关系不大。通俗地说，固液混合电池并不是真正的固态电池。蔚来、北汽蓝谷目前测试的固液混合电池，确实可以在现有技术基础上提升一点，可并不能解决锂电池面临的各种难题。行业真正的革命性改变，还得等全固态电池登场。