新能源汽车正在加速发展,而在国家倡导的“碳中和、碳达峰”和“双积分”政策的推动下,纯电动汽车会是新能源汽车未来发展的主导方向。但是,限制纯电动汽车发展的两个“卡脖子”问题就是续航里程和充电时长,为了解决充电问题,蔚来汽车、北汽新能源等车企想到了换电模式。而对于续航能力,其实各家新能源车企也在积极应对,如何实现更长的续航,考验的就是各家的技术研发实力,谁能攻坚成功,谁收获的就是广阔的市场,并且也是对整个产业的再造。
因此,在动力电池的博弈中,我们看到了磷酸铁锂电池和锂离子电池已经站上了当前的舞台,未来的舞台会留给谁?目前来看最大的希望是固态电池和石墨烯电池,不过后者造价高昂,要想全面推广开来难度很大,固态电池成为了目前大家主攻的方向。近期,有越来越多的汽车品牌宣布推出全固态电池,丰田宣布推出全球首款全固态电池,而福特和宝马正在测试全固态电池。
同样,在今年年初的时候,蔚来汽车在发布会上也提到了固态电池。实际上,蔚来的150kWh固态电池其实也是固液混合的半固态电池,它采用了原位固化工艺的固液电解质,以确保电芯安全。使用了无机预锂化工艺的硅碳负极,配合纳米级包覆工艺的超高镍正极,在能量密度跃升的同时还保证了寿命,提升了充电效率。另外,150kWh电池包还通过材料和工艺的创新,实现了360Wh/kg的能量密度。根据蔚来的计划,150kWh的半固态电池将于2022年第三季度搭载在ET7车型上,可帮助该车的NEDC续航突破1000公里。
而就在本月,北汽蓝谷在互动平台上表示,公司目前完成了第二代固态电芯开发、电池系统台架测试验证和整车(ARCFOXαT)搭载验证。验证车为极狐αT纯电SUV,这也表明未来该车可能会推出搭载固态电芯技术的车型。
2021年4月,蜂巢能源也在加紧布局固态电池,联合中科院规划建设固态电池技术研究中心,并计划在2025年,能够生产出能量密度达350-500Wh/kg的固态电池。赣锋锂业也在最近宣布拟投资22亿元建设高比能固态电池超薄锂负极材料项目。而国轩高科、辉能科技、宁德时代等公司也有布局固态电池。
正如我们上文中所提到的,宝马和福特也积极应对即将到来的固态电池“战役”。近日,宝马集团宣布和福特公司及其他合作伙伴扩大与美国固态电池制造商Solid Power的现有联合开发协议,计划投资1.3亿美元用于固态电池技术的研发。其目的是为了使自己未来推出的电动车中能够应用Solid Power所生产的成本低且能量密度高的固态电池技术。
为何车企都对固态电池趋之若鹜?主要原因主要集中在三方面:第一,不可燃、无腐蚀、不挥发、不漏液、耐高温的固态电解质取代电解液、电解质盐与隔膜,彻底解决可燃性液态有机电解液导致的自燃风险;第二,固态电池能量密度高,有很大希望突破500Wh/kg关口,此举可将电动汽车续航里程拉高至800公里到1000公里。加之固态电池工作温度范围宽、支持超级快充,是实现“加电比加油方便”的最短键程。第三,固态电池可大幅度为系统减重。固态电池电芯内不含液体,可先串联再封装。同时因其完全不可燃的特性,BMS温控组件将不复存在,多种举措并举提升续航里程。
固态电池的优势如此明显,从国家层面上看,对于大力推进新能源产业,全面降低碳排放的中国而言,固态电池是让纯电动汽车发展进入下一个维度的关键因素。早在2019年12月,国家工信部就发布了《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》(征求意见稿),在“实施电池技术突破行动”中,加快固态动力电池技术研发及产业化被列为“新能源汽车核心技术攻关工程”。这意味着固态电池有望上升至国家战略层面。
但是,以当前人类的科技水平要能够让固态电池真正问世和量产,在技术难度上非常大,需要反复进行研发和测试。除了要突破层层的技术壁垒之外,最大的问题就是固态电池制造成本过高,跟普通锂电池相比,这个价格贵了三倍还多,想要彻底普及这项技术,可能还需要相当长的一段时间。但预计随着厂商们的积极投入,固态电池的市场渗透将会加快脚步,并且固态电池极有可能成为纯电动汽车市场爆发式增长的催化剂。