日本固态电池蹊跷突破?3分钟疾速充电到80%或改变行业规则?
栏目:公司新闻 发布时间:2023-12-27 23:32:05

  昨天写了日本松下要量产充电10分钟,续航800公里的锂电池,可能会改写电动汽车行业的游戏规则。有朋友就说你out了,松下前不久还公布了一款固态电池,只要3分钟就能充电到80%,更厉害,这不是和加油站加油差不多了么?电动汽车这还不秒变香饽饽啊?

  好吧,这个消息其实我也看到了,只是这个突破有点蹊跷。这是两个多月前松下公布的固态电池开发计划,称他们正在研发的固态电池,可以在3分钟内从10%充电到80%,比起当前锂电池1个小时以上的“龟充”,简直就是“豹充”,直接让电缆“决堤”啊,别把汽车给充爆了!另外,这种电池还可以充放电1万到10万次,远远超过典型锂离子电池1000次-3000次的使用寿命。

  你是不是已惊为天“电”了,这不是要对现在的锂电池降维打击吗?固态电池真的就这么厉害,松下真的生产出了这“王炸”般的存在,电动汽车行业的规则就要被改变了吗?今天我们就来好好掰一掰,这个电池究竟是怎么回事,它真的能改变世界吗,究竟什么时候能够改变,我真的等不及想买电动汽车了。

  但在掰这个电池之前,我们要先简单回顾一下固态电池的发展,让你有个脉络清晰的基本认识。所谓固态电池,很好理解,就是整个电池都是固态物质的电池。现在典型的锂离子电池,使用的是液态电解质,这让它受温度影响很大,碰撞、挤压后可能会燃烧,甚至瞬间燃爆,虽然一些统计数据表明,电动汽车起火比例不比燃油车大,甚至可能还低一些,但在不少人脑海里,一提起电动汽车,首先想到的词可能还是燃爆。

  你可能就有个问号了,既然锂离子电池不怎么安全,为什么还要用呢,难道就没有其他电池可用了吗?还真的没有其他电池可用了,现有的锂离子电池,就是电动车发展以来最好的选择,综合起来没有其他电池比它更好了,直到固态电池的出现。

  固态电池,你可以简单地把它看成是,锂离子电池的升级版,升了什么级呢?液态电解质换成固态电解质,没有燃爆的危险了,安全性大大加强,这是最关键的升级。然后液态变成固态,可以大大提高锂电池的能量密度,估计可达到2到3倍,这意味着同样质量的电池,续航是锂离子电池的2到3倍,这不是直接碾压燃油车了吗?

  还有固态电池充放电不会产生“锂枝晶”,可以大大提升电池的使用寿命,循环充电可超过10000次,远远大于目前主流锂电池,不到3000次的寿命。所以你就可以想象,为什么有人说固态电池,是“压垮燃油车时代的最后一根稻草”了。

  然而有得必有失,固态电池固然集万千优点于一身,但它还有两个致命的问题,就是界面阻抗过大和成本高昂,因为固态电解质和电极接触面积小,会形成更高的界面电阻,应力堆积也会导致电化学性能衰减,因而循环寿命差。成本高昂则是因为材料价格高,以及生产工艺复杂等等。

  但困难再大,也要迎难而上不是?因为锂离子电池被认为已到了性能极限,安全性和寿命等问题也难以根本解决,所以国内外先后有很多公司和机构,都投入了固态电池的研发,形成了低中高三条技术路线,当然这只是我个人的说法,并不绝对,因为各自都有优缺点。

  低就是聚合物固态电解质,由有机聚合物和锂盐构成,质量低、加工性好、界面阻抗低,可用现有设备改造生产,成本也不高,但离子电导率低,能量密度较低,正负极兼容性不好,所以反不如同等容量的锂离子电池,美国欧洲走的就是这条路线,并且最早商业化,但应用领域有限,看起来前景不太美好。

  中就是氧化物固态电解质,由无机氧化物构成,热稳定性高,电化学窗口宽,机械性能强,但刚性大、脆性高、孔隙率大,会极大地影响电导率,但正好可以加液态电解质浸润,做成半固态电池,只是会降低能量密度。氧化物路线成本相对较低,主要是中国企业在走,包括北京卫蓝、江苏清陶,还有台湾辉能。目前已有氧化物+聚合物的半固态路线Wh/公斤,并已装车发布,所以是进展最快的,只是价格还比较昂贵。

  高就是硫化物固态电解质,硫化物离子电导率最高,质地软容易加工,但电化学稳定性差,对水和空气敏感,导致生产工艺复杂难度大,因而成本较为昂贵。但硫化物电解质可以达到较高的能量密度完美竞技平台,被认为前景最好,目前已处于突破阶段,蓄势待发完美电子竞技对战平台,主要是日本、韩国、美国和中国在搞。

  中国的几个大企业其实是在通吃,三条路线都在走,你可以说是看不清方向,但也可以说是聪明绝顶,全面布局。我说的低中高,其实只是从目前的前景来看,但电池技术谁也说不清楚,要是哪天聚合物冷不丁突破了,你再改弦易辙,是不是就要掉队了呢?你看研发能力强悍的美国,就一直在主攻聚合物,你敢说他们一定成功不了吗?

  固态电池的情况基本捋顺了,我们回头来看前面松下的3分钟充到80%,这是不是意味着他们已经取得突破了呢?我估计大概率应该是这样的,日本企业在固态电池上布局很早,丰田早在2010年,就推出过续航超过1000公里的固态电池,2020年6月,又推出搭载全固态电池的测试车辆,上月底又正式宣布,要在2027年大规模量产固态电池,充电10分钟,续航1200公里,比松下这款还厉害。

  我在另外一篇文章的评论下,看到很多人说,3分钟怎么充到80%?觉得完全不可能。其实松下发布这个消息的时候,说了最初的重点是无人机,这就很好解释了,能量密度更大、重量轻,3分钟充满,多大的诱惑啊,特别是给农田打药,再贵那也得买啊。这也说明了,现在价格可能还比较昂贵,松下说2020年代后半叶将大规模量产,估计和丰田的时间线差不多,日本在电动汽车上踩错了,可能做梦都想在固态电池上捞回来,所以两大企业不约而同,都发布了固态电池。另一家日本企业麦克赛尔,则宣布今年6月已开始量产固态电池。

  另外要说明一下,昨天说的松下充电10分钟,续航800公里,其实不是固态电池,而是改进后的锂离子电池,是美国一家公司提供泰坦硅粉,来取代石墨负极,而且不需要改生产工艺,可以马上开工,你是不是想到了什么?中国发布了半固态电池,续航也是大增,这个电池是不是在固态电池到来之前的空档期,和半固态电池竞争的呢?

  但固态电池赛道显然不只有日本企业,瑞士清洁电池 (SCB)2022年就宣布,将建设全球第一家可持续固态电池工厂,2024年初始量产1.2GWh,最终扩展到7.6GWh。美国专注研发固态电池的量子斯盖普(QuantumScape),2022年也宣布,将在2024年量产固定电池,充电15分钟,续航650公里。

  中文网络还广泛流传一个说法,说量子斯盖普的固态电池,可以续航2000公里,搜了一下英文网络没有看到,也许是个假消息。

  还有中国广汽11月份宣布,固态电池取得突破性进展,将在2025年开始量产,能量密度达到400Wh/kg。

  所以你看看,固态电池领域完全就是一场乱战,你都不知道究竟谁才是第一个取得突破的,而最关键的是中国还有几个大佬没有发声,你都不知道他们是下车了,还是在闷声憋大招。下车显然不可能,所以明年可能会有更多固态电池突破的消息传来。目前综合来看,还是丰田的充电10分钟,续航1200公里最牛逼,只是要到2027年才会量产,谁知道这几年又会发生些什么呢?