固态电池:能否引领电动汽车的未来革命?

在过去五年左右的时间里,电动汽车或许已经变得流行得多了,然而这并非是因为它们在诸如续航里程有限和充电速度慢等方面不存在问题。

这些问题致使许多买家不确定电动汽车是否适合自己。

首先,固态电池是什么?固态电池保留了传统电池设计的基本原理,提供阳极和阴极,中间有一个多孔隔板,还有一种物质,电子通过它从一侧流向另一侧。这反过来又构成了一个电路。但是,传统电池内部是液体电解质溶液,而固态电池则使阳极和阴极之间的隔板本身成为电解质。

最终结果如何呢?电池的能量密度大幅提高,这使得制造商能够在相同尺寸的封装中装入更多能量,或者制造出能量水平相近但体积小得多的电池。另一个很大的优势是固态电池充电速度快得多,所以对于电动汽车来说,如果充电器本身能够提供足够的功率,您就不必在充电站花费那么长的时间。

固态电池技术不一定是新的,但到目前为止,制造难度很大,实施成本很高,这使得固态电池无法得到广泛应用。这便是创新的切入点。制造商一直在努力降低固态电池的制造成本,以便能够在更广泛的层面上使用。

机械工程副教授 Reeja Jayan 博士(在卡内基梅隆大学)说:“目前的缺点包括与固态电解质的制造方式以及将其压入电池相关的较高制造成本。”

但多年来我们一直听闻这些新的创新,却尚未在电动汽车中看到它们。那么,我们距离最终获得配备固态电池的电动汽车还有多远?好吧,它们还不是近在咫尺,但我们可能只需再等几年。

考克斯汽车公司的行业洞察总监 Stephanie Valdez Streaty 说:“几乎所有汽车[制造商]都在积极参与固态电池竞赛,采取了不同的策略,例如内部研究、战略合作伙伴关系以及对固态电池公司的直接投资。”

“此外,固态电解质在传导锂离子方面不是很好,这一情况降低了整体容量、耐久性和稳定性。通过研发,这些问题很快就会得到解决。”

这在很大程度上似乎归因于竞争。虽然丰田去年发布了一些相当重大的固态电池公告,但宝马、梅赛德斯 - 奔驰等公司也发布了有关该技术的公告。不仅如此,丰田实际上还与日产和松下建立了联盟,旨在提高日本固态电池的产量,以努力保持日本公司在电池领域的竞争力——该领域由中国和韩国主导。基本上,竞赛已经开始。

但在固态电池能切实适用于消费者之前,仍有一些难题需要攻克。

但那些大肆的炒作又怎样呢?我们真的有可能最终看到续航里程接近 1000 英里的电动汽车吗?嗯,这在很大程度上还有待观察。

一些公司仍然宣称电动汽车的续航里程有大幅提升,并且 丰田觉得 其能够推出单次充电续航约 900 英里的电动汽车。然而,这属于非常高端的配置,可能需要一个极大且制造成本非常高昂的电池。贾扬称,最终的结果是,我们首先会在诸如梅赛德斯这类品牌的豪华车上见到这种新电池技术。

“随着时间的推移,我们会看到价格下降,”她说。

的确,梅赛德斯 一直在大步迈进——甚至最近宣布其下一代车辆将使用能够将续航里程“延长高达 80%”的固态电池。这是通过对电池技术公司 Factorial 的投资实现的——现代和 Stellantis 也对该公司进行了投资。

Factorial 表示,其目标是为下一代电动汽车实现超过 600 英里的续航里程,同时减轻 40%的重量。重量减轻不仅有助于提高续航里程,还能减少轮胎磨损,并使电动汽车在道路上行驶更轻松。

而且,固态电池技术甚至还有安全方面的好处。

“这些电池使用固态电解质,通常不易燃,在高温下更稳定,降低火灾和化学泄漏的风险,”瓦尔迪兹·斯特雷蒂说。

简单来讲,我们很可能终于迎来了配备固态电池的消费级车辆的转折点。

专家们似乎表示认同。这些电池非常接近可以投入黄金时段使用,但它们仍然昂贵,这意味着我们首先会在价格高昂的豪华车上见到它们。然而,仅仅将它们推向现实世界将有助于降低其制造成本。像 Factorial 这样的公司生产的这类电池越多,就越能改进生产工艺并降低成本,进而让固态电池能够应用于更便宜的车辆。

在接下来十年之前的这几年,我们似乎越来越有可能开始见到续航里程极长的豪华车辆。然而,与此同时,我们可能依然会看到固态电池技术应用于更便宜的电动汽车——只是以较小的固态电池的形式,其提供的续航里程与目前道路上的电动汽车类似。

据贾扬(Jayan)所言,‘固态电池为实现安全、实惠且长续航的电动汽车提供了一条充满希望的途径,同时也满足了试图摆脱汽油车的消费者的全部需求。’