这句话即是“期望越大,失望越大”,它值得我们在好多时候去细细地品味 。
原本一件还算可以的事,要是我们对其怀有过高期待,等它落实之后,只要瞧见了一丝缺陷,就会生出极大落差感,即便这事儿本身并不次。
这就是人性,而人性左右了市场,特别是资本市场。
固态电池于近段时间极为火爆,每隔不长时间便会出现新的技术突破,老局已观察许久,特别是身为一名新能源汽车的车主,每当目睹这些技术突破,便愈发会萌生出一种“买车买早了”的后悔之感。
然则问题乃,那般固态电池当真有那般神奇乎?当真能契合人们的种种期望乎?
答案,其实是处于一个既肯定又否定的叠加态。
说肯定,是因为固态电池有它自己的优点,极为突出且无可替代。
讲其是否定的,缘由在于它自身兼具的缺点,还有存在的瓶颈,同样是不可以被忽视掉的,并且这些情况并非全部都是属于技术方面的问题。
于老局个人的看法而言:固态电池无疑是个挺好的事物,然而我们针对它的确生出了好多不切实际的期待,我们得从一个更周全、更客观的视角去评定固态电池的价值。
固态电池是值得期待的,然而在这一方面,还是建议大家不要怀揣着过多那充满虚幻色彩的幻想成分在其中 ,这是较为明智的做法 。
固态电池和液态电池的本质差别
在对固态电池展开讨论以前,我们必须要先去知悉一下电池的结构以及原理,不然的话后续诸多内容理解起来就会相对比较麻烦。
锂电池的结构并非繁杂,一边是正极,其通常使用诸如钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂以及三元材料(也就是镍钴锰酸锂)等含有锂的化合物制作而成。另一边是负极,最常见的材料是石墨以及较为新潮的硅基材料、。在正负极之间,存在着电解质和隔膜,其中电解质的作用是传输锂离子,隔膜的作用是分开正负极、防止短路。
在充电之际,外界电压促使正极之上的锂离子离去,历经电解质的传导,穿过隔膜,最终嵌入负极材料之上。与此同时,电子也通过外部线路,从负极抵达正极之处。 。
于用电之际,鉴于正极处已无外界电压,锂离子便会自负极经由电解质、隔膜而后返回正极。与此同时,电子亦会经外部线路从正极流出,借此形成供我们所用的电流。
不管是处于固态的状态,而是到着液态的样子,上述所讲的这些原理都是能够贯通的。从这里能够看得出来,固态所构成的电池以及液态所构成的电池在底层所具有的原理之上并没有特别大的不一样 。
两者之间存在区别,区别在于中间的电解质形态方面,液态电池所使用的是液态电解质,其往往采用“锂盐 + 有机溶剂”的配方,固态电池使用的却是固体材料,存在硫化物、氧化物、凝聚态等不同的技术路线。。
因此,固态电池与液态电池互相之间所有差异化现象的根源所在,实际上是在微观这一种尺度范围以内,由于电解质呈现出不同形式从而引出的不一样的作用效果 。
在液态电池当中,正负极两端都浸泡于液态的电解质之内。于微观尺度状况下,我们能够发觉到:液态电池的电极全然被电解液给浸润,相互之间格外紧密,锂离子的通道毫无阻碍 。
这种情况致使液态电池能够具备更高的“倍率性能”,进而享受到更为快速的充电速度,获得更大的放电功率。
同样的道理,正是由于处于“完全浸润”的状态,电极与电解液之间时时刻刻都在发生反应,如此一来便对人们挑选电极材料的范畴形成了极大的限制。就负极材料来讲,科学家们清楚选用锂金属作为负极能够获取更高的能量密度,然而鉴于锂金属负极会和电解液持续产生反应,所以在实际情况中只能无奈地选择相对较弱但足够稳定的石墨负极取而代之。
另外,我们之所以会感觉液态电池不安全,实际上有一部分问题出在了液态电解质这方面,锂盐自身并非易燃易爆的物质,然而电解液当中的有机溶剂,比如碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯等,都是极度危险的化学品。
一旦电池进入热失控状态,电池内部便会引发各类连锁反应,甚至无需温度很高,只要达到100多度便足以启动“毁灭之旅”,在110度左右时,石墨负极就会开始与电解液发生反应,到150度左右,隔膜就会融化,进而致使短路,使得温度急剧升高,电解质里的有机溶剂受热会分解出氢气、一氧化碳、甲烷、烃这类易燃易爆气体,正极材料会在高温下分解释放出大量的氧,只要温度再稍微高一点,就会引发剧烈的燃烧乃至爆炸。
在固态电池当中呢,情形恰恰是相反过来的。 存在于,处于液态状态下的电池的优点跟缺点,是正好,却恰恰造就了固态电池的缺点以及优点的 。
固态电池当中,固态的正极与负极,和固态的电解质之间,看上去是紧密贴合着。然而实际上,仅仅只是无数个“点接触”罢了。根本就没办法形成如同液态那般的“面接触”。锂离子的通道颠簸不平、并不顺畅,也就是所说的固 - 固界面阻抗高。
这样一种结构所具备的好处颇显显著,由于彼此之间并不贴合且皆为固体,所以电解质与电极二者之间的界面反应可不就是没那么活跃嘛,如此一来便能运用上各类可上天入地的材料,从理论角度而言能量密度能够造就得相当大 。
坏处是清晰可见的,因不贴合,若不借助加压等技术手段,固体电解质与电极接触不良,倍率性能不佳,充电速度和放电功率受影响。且固态电解质离子电导率不如电解液高,致使固态电池里离子迁移如堵车 。
着实,于“安全”这一方面而言,固态电池确实是相当出色到位的,鉴于其不需要电解液,故而它的安全性在本质上自然而然地就会比液态电池要好出许多。于固态电池的这个范围之中,不管是氧化物电解质还是凝聚态电解质,均具备着优良的耐高温性能,氧化物电解质更是能够承受着600度的高温并且依旧稳如磐石,展现出了超乎寻常的安全性。
固态电池真正的优势和劣势是什么?
见到上面呈现的内容,众人好像会感觉固态以及液态好像各有各的优点,都并非差劲 。
事实上,液态电池早就不行咯,未来必定是固态的天下——液态电池宛如一个深谙武学的资深江湖人士,尽管拳法达到了极高境界,然而毕竟已至暮年,早就显露出疲惫之态。而固态电池呢,就如同一个刚踏入江湖、浑身肌肉的莽撞青年,虽说武功尚不成熟,可是时间对它有利,已然无法阻挡。
比起液态电池,固态电池那真正无法被其他事物所替代的优势,不是安全性,而是具有极高的能量密度潜力,以及由这能量密度潜力而带来的经济性 。
人所共知,液态电池的能量密度达至300wh/kg已然处于极限状态了,平常所见的三元锂电池能量密度大概就在200wh/kg左右,磷酸铁锂电池更是仅仅只有120wh/kg,然而对于固态电池而言,300wh/kg仅仅是入门级别,400wh/kg也只不过能算作是行业的普通水准,宁德时代以及比亚迪这两家行业巨头,当下都在朝着500wh/kg挺进。
这便意味着,同样是获取一度电,要是选择液态电池方案,这时候你需要5公斤的三元锂电池,或者8公斤多的磷酸铁锂电池。然而要是选择固态电池,获取一度电所需的量,只要2公斤多一点就可以了。
现如今,纯电汽车所用到的动力电池,不少都已然达到了100度的水准,液态电池包的重量也提升至500kg甚至1吨有余,与之相对应的续航里程也大多都延长到了700km上下。
就家用车来讲,电池于重量方面已然达至极限,然而续航里程的焦虑不但未曾平息,反倒愈发严重了,电池变大了,车子的自重进而变大了,从底盘直至悬架,从操控性到安全性,所有系统皆会因更大的电池包而受到影响。
受边际效应影响,收益必然会下降,电池包越大综合收益越低,虽电池容量有所提升,却无法抵消由于体积和死重增大所带来的负面作用。
而如果用固态电池,那情况就很不一样了。
1、同样为100度的动力电池包,采用固态方案情况下其重量仅仅200多公斤,2、要是学液态电池那样把重量堆积至1吨多,3、据此你就会得到一个500度的超级电池,4、就算按照百公里18度电的能耗水平,续航里程也能够超过2700公里。
什么里程焦虑?根本不存在的。
兄弟我500块钱充满电,能从北京到武汉跑个来回。

这种具备超高能量密度而产生的超强经济性,才是固态电池胜于液态电池的根本优势所在, 是其能实现碾压液态电池的关键因素。
不过,这种好事儿咱们现在也就只能想想了。
并不是讲固态电池技术没办法达到这样的水准,确实是只因在当前的技术状况下,虽说能够制造一辆这样的车子,然而价格也不是普通家庭能够承受得起的,相较于液态电池,固态电池真正的不足之处并非在于倍率性能之类的技术参数指标,而是在于成本。
拿到一度电,你得要8公斤的磷酸铁锂电池,或者5公斤的三元锂电池,这是真的 。
而从生产成本的角度去看待,能晓得磷酸铁锂电芯的成本已然被压制到了极致的程度,已然抵达了0.4元/wh这样的超低水准,容纳一度电所需要的成本仅仅不过400元就是如此;就算是处于高端范畴的三元锂电芯,其成本也仅仅只需0.8元/wh,容纳一度电的成本也就在800元左右的范围之内。
依据最新获取的消息来看,存在着一些丧心病狂的电池企业,现已达到了将价格定在0.25元每瓦时这般逆天价位的行为了 。
反观固态电池,那可就贵到没边儿咯。
到现在来看,就算是最便宜的那种固态电池,其成本处于1.5元每瓦时的水准,容纳一度电所需成本是1500元,然而比较贵的固态电池,成本却是5元每瓦时,容纳一度电得要5000元。
依照50度的电池包来进行计算,液态方案的生产成本通常是4至5万元,与之相对应的车价大约在12至15万左右,这是很标准的家用车价格区间。
要是处于固态的方案情况,那为50度的由若干微小单元组合而成的电池包,最便宜的价位起码是7至8万元,与之相对有着紧密联系的车辆的价格便就此来到了21至24万元这样一个价格款项范围区间,这样就已然是略微显得有点小贵了。
都处于这样的价格状况了,我缘何要不购买一部采用液态电池且具备100度容量的车辆呢?
有种500度超级电池是我之前提过的,若用固态电池去做,电池包最便宜要75万元,成本涨100万元也合乎情理,对应的车价,在300万至400万区间。
不会有任何人,会浪荡到耗费几百万去购置一个这样的物品,仅仅是为了领略一下那500度的超大电池。
所以,当前最为紧要的事情是,先将固态电池的生产成本大幅度地降下来,在此之后,才能够着手去探讨那些可望而不可及的远大目标相关的事宜。
被打下来了,往后便会天下太平,国产新能源会因无与伦比的性能去震撼世界,这当中不光是车载动力电池,包括无人机、手机、笔记本电脑、储能站、电网、新式武器装备等和电池有关联性的行业都将受益。。
攻打不下,那么故而我们将会遭遇到一种“高不成低不就”的难堪状况:固态电池会被拘囿于实验室以及小众高端范畴,没法实现普及。它恰似一辆华美的概念车,所有人皆称不错,然而谁都没有经济能力购置、无法加以使用。
固态电池的成本,卡在了哪里?
造成固体电池成本被卡住的问题存在不少,涉及从工艺方面,到技术层面,再到管理领域,然而追根溯源,实际上依然是市场发展所处阶段的问题。
先说工艺和技术上的事儿吧。
针对于众多工业品来讲,成本降不下来存在几个典型缘由:其一乃是原材料价格过高,其二便是良品率太过低下,其三是工艺极为复杂,其四是订单数量不足无法达成规模效应,并且这四者之间通常相互产生作用 。
而固态电池身上,四者兼而有之,debuff已经叠满了。
原材料这块儿,固态电解质目前的生产成本可是相当之高的的,电解液的价钱如今已然极为便宜了,一公斤不到40元人民币,比猪肉贵不了多少,一公斤猪肉吃不了三天,一公斤电解质起码能用三年 。
相较于固态电池这方面而言,不论是聚合物电解质PEO,还是氧化物电解质LLZO,每公斤的价钱均可达到成千上万的数量,作为硫化物电解质 (锂磷硫氯)更是把价格贵到接近于每公斤4万元的程度——我的计算机大概也是一公斤的重量,整体也就只有一万多的价钱。
在良品率这一方面,液态电池已然成为了极为成熟的产品,其良品率根本无需进行探讨。而固态电池这里呢,现今良品率普遍连百分之七十都达不到,大量的原材料以及工时实际上都是因为产生了残次品而被白白浪费掉了。
科技领域内,液态电池历经多年时间,早就已经将各个方面都探索透彻,达成了运行畅通无阻的状态,不管是生产线上所使用的设备,还是具备丰富经验的工程师,在中国的市场范围之内,都是面向外界开放供应的。不过固态电池则存在显著差异,为了有效解决界面阻抗这一问题,需要运用到等静压设备,硫化物在空气中遭遇水蒸气就会分解产生硫化氢的这一特性,进一步提出了更为严格的要求,那就是硫化物的生产过程时刻都必须处于绝对干燥、甚至是需要处于充满惰性气体的环境之中。
要是说到订单量的相关情况呢……它价格高昂,制造起来有着诸多讲究,良品率低……假设您身为工程师,您会针对这种东西去下达订单吗?
宁德时代,一家行业巨头,比亚迪,亦是行业巨头,这两者,实际上均有针对固态电池展开布局。然而当下的情形却是,明明能够凭借成熟且价格低廉的液态电池从而占据整个市场,怎么还要费尽力气却落得个吃力不讨好的结果,去改造、新建生产线来从事固态电池的生产呢?
其实,要是我们打算将固态电池的成本降低,那也是有着颇为显而易见的线索可寻思的。
遥想往昔,我们也曾将液态电池的成本,从云端狠狠地一脚驱赶至尘埃遍布之处 。
2010年,那是距今十五年前的时候,液态电池的阶段,一度电所对应的价格,高达1200多美元,其单位价格体现为1.2美元/wh 与八千瓦小时兑换计算出折合为人民币超出8000多元,很贵而且离谱到了极点。可是,当时间进程来到2021年,同类液态电池的价格,就降到并达到呈现为了130美元/度和0.9元那个相应每千瓦小时同等兑换水平的价格程度。
那时,协助我们灭掉液态电池的,是拿手机、平板电脑当作代表的消费电子行业。
若从成本的角度着手去进行分析,你便会发觉,消费电子这一行业,在“把电池成本予以降低”此项任务上,着实是太过“专业对口”了 。
当年,即便锂电池制造成本极高,然而在手机、平板这类高性价比品之下依旧实惠着呢,在汽车领域,电池包于整车成本里占比大概率处于30% - 40%,进而电池价格具备决定整车价格的作用,致使车价受电池价格左右,电池成本降不下来,造车成本亦降不下来 。
然而,于手机之上,于平板电脑之上,电池所占整体成本之比重,却仅仅只有百分之五至百分之十五,虽说并非能够讲全然可以忽略不管,起码也是排不到它来进行发言的 。
在2005年至2012年期间,处于消费级锂电池的导入阶段,电芯价格从每瓦时1美元降到了每瓦时0.5美元。在那之后的2012年至2015年,智能手机处于高速增长阶段,电芯价格持续降低又降到了每瓦时0.3美元及以下更低的水平上。
结果呢,我们能够瞧见这么个情况:在2015年那时候的前后阶段呢,市场之上呢,猛地一下子就涌现出了数量众多的新能源品牌,其中啊,蔚来、小鹏、理想这三家哟,差不多都是在这同一时期的前后当口组建成立的呢!
电池价格已经到这个份儿上了,再不入局,就不礼貌了。
所以,就固态电池来讲,既然现在打算去降低成本,那便不能够只想着一下子就安装到车上全部完成,相反得采取一种曲线解决问题来实现目标解救的途径,首要先从无人机、手机、平板这些对于电池价格没有敏感性的物品方面去施展办法,予以入手 。
只是,当下手机行业已不存在往昔那般豪横的增量狂潮,而是开始有了竞争激烈的态势,手机厂商们如今正极为细致地钻研降本增效,在这样的局势情形下,成本很贵的固态电池又该何以谋求生存呢 ?
结尾:固态电池值得,但饭要一口一口吃
固态电池这碗饭当然很好,但终究还是要一口一口吃掉的。
近日,存在着一些技术方面的曝光情况,实际上这就在以某种方式告知我们,中国所拥有的固态电池正处于逐步迈向良好状态的进程之中。
10月7日,新华社发布了一则消息,中科院物理所旗下的黄学杰团队,联合华中科技大学,以及中科院宁波材料技术与工程研究所,构成联合科研团队发展出了一项阴离子调控技术,该技术解决了,固态电解质跟电极之间的界面难题,不但解除了之前的“界面阻抗”问题,并且能够延长电池寿命,在几百次循环之后仍然具备稳定的性能,这个水平远超过行业平均成绩。
你看,技术的问题,终究还是要等技术突破的。
终究,于固态电池这条路径之上,我们所依傍的乃是世界首位的消费电子制造之国以及首位的新能源汽车制造之国——需求的一端向来是充沛的,仅观生产的那一侧能否契合需求罢了。

CopyrightC 2009-2025 All Rights Reserved 版权所有 芜湖人才网 本站内容仅供参考,不承担因使用信息、外部链接或服务中断导致的任何直接或间接责任,风险自担。如有侵权,请联系删除,联系邮箱:ysznh@foxmail.com 鄂ICP备2025097818号-15
地址: EMAIL:qlwl@foxmail.com
Powered by PHPYun.