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智己L6首先固态电池之所以能获得远超液态电池的能量密度、循环次数

智己L6首先固态电池之所以能获得远超液态电池的能量密度、循环次数

摘要来自:《固态电池快被炒成比特币了》

【易车摘要频道】下列精选内容摘自于《固态电池快被炒成比特币了》的片段:

固态电池的鼎鼎大名毋庸置疑,秒杀现有电池体系的能量密度和循环次数,绝对不会起火的安全性让其被誉为新能源时代的“圣杯”。


但鲜有人了解目前固态电池离量产还有多远,从2012年开始研究固态电池的丰田,与丰田同期启动研究的宁德时代,都没能将固态电池推到量产阶段。


但就在聚集了全球顶尖电池人才的头部电池企业与整车厂无可奈何之际,上汽旗下智己品牌却突然发布了“准900V超快充固态电池”,紧随其后,锂电初创企业太蓝、广汽昊铂先后发布了固态电池产品,其中广汽更是在宣传海报中标注了“全固态”字样。


先不论整车厂口中的“固态电池”有多少含金量,这轮技术营销给二级市场带来的故事足够精彩,不少半固态电解质材料公司、甚至只是参股半固态电池的企业都迎来连续涨停。


股民中炒白酒的、炒消费的、炒AI的一夜之间都变成了固态电池“专家”。


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但抛开大A疯狂的情绪面,我们距离真正的固态电池落地依然很远。2024年,蔚来、智己即将上车的都属于半固态电池,对消费者而言,它们与市面上同价位车型所搭载的液态电池性能差距并不明显,甚至快充性能还有所不及。


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不仅如此,真正能量产这些电池的厂商和他们所提供的产能也相当有限,目前市面上宣称已量产固态电池的企业仅有孚能科技、赣锋锂业、卫蓝新能源与清陶能源等极少数企业,其中卫蓝去年交付的半固态电池仅0.8GWh[1]。


与此同时,下游新能源车企对半固态电池的需求也远谈不上旺盛,有电池厂人士表示:“许多客户会询问公司的半固态产品,但实际要求送样的比较少,需求量也不大,大多是供给高端新能源品牌的旗舰车型。”


微博上甚至有段子称:固态电池都卖给了财经博主的粉丝和被短视频荐股的散户。



01 白马是马 半固态电池不是固态电池



智己L6上市前,品牌官博“IM智己汽车”在面对网友“到底是固态电池还是半固态电池”的疑问时,抖机灵般地回复道:“白马是不是马呢?”在发布会后答记者问时,智己有关人士更是言之凿凿:“使用固态电解质的肯定叫固态电池[2]。”


这种满是逻辑漏洞的答复即便在普通人眼里也缺乏说服力。


虽然固态电池还没有明确的国家标准和行业标准,但在长达数十年的研究中,国内外对于“固态电池是什么”基本已经没有异议:


在固态电池专利榜单上排名第四的三星SDI在其官网写到:“A solid-state battery uses solid electrolyte, not liquid.(固态电池使用固态电解质,而不是液体电解质。)”


而智己的“固态电池”供应商清陶能源在其技术路线图中明确展示,该公司第一代与第二代电池产品中仍然含有少量的液体[3]。而智己作为方案整合商,短时间内显然难以对电解质的核心配方做出突破性贡献。


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清陶能源技术路线图


这5-15%的液体含量决定了其与固态电池之间的差距。


首先固态电池之所以能获得远超液态电池的能量密度、循环次数与安全性,关键在于对液态电解质的完全替代。


以能量密度为例,该性能虽然与电解质不存在直接关联,但固态电池理论上的高能量密度在于其能够匹配比容量(单位质量电池能释放的电量)上限是石墨负极10倍的锂金属负极,而锂金属负极化学性质活泼,极易与普通电解液反应,需要匹配特定的高浓度电解液或全固态电解质使用。


因此,目前量产的半固态电池负极多用掺硅石墨代替,能量密度提升有限。


北京卫蓝、清陶能源等第一代半固态电池单体能量密度约为360Wh/kg,而高端液态电池单体也能实现相近的能量密度,比如基于高镍体系的宁德时代麒麟电池。


同时由于采用固液混合的电解质导致的内阻增加,更容易导致电池极化,从而影响电池寿命和安全性。


比性能表现更重要的是,半固态电池没有解决固态电池最关键的难题,即固体电解质与固体电极之间接触不充分导致的阻抗增加问题。


如果将正负极片想象成海绵,过去在液态电解质中,海绵与液体能充分接触浸润;而固态电解质则相当于另一块海绵,两块固体的海绵相接触,中间必然会存在孔隙。


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液态电池(左)和固态电池(右)的结构差异


这种接触不充分的现象带来了阻抗的升高和锂离子在电极表面的沉积不均。前者会使电池性能下降,而后者则会加速锂枝晶的形成。


锂金属电池公司SES CEO胡启朝告诉我们:“过去人们设想固态电解质能像一块砖一样将锂枝晶压得很密,但(氧化物)固态电解质很薄很脆,生产使用过程一旦有空隙、脱裂,锂枝晶会比在液态电解质中生长得更快。”


这种短板并非没有克服的办法,但由于材料制备的环境严苛且设备昂贵,现阶段难以降本。


宁德时代北美前CTO Bob Galyen认为:“电池的五项‘黄金规则’——安全、性能、寿命、成本和环境,大多数固态电池未能满足其中的三项[5]。”“固态电池今天的成本和10年前传统的锂离子电池相当[5]。”


相比之下,半固态电池用液体填充电解质与电极之间的空隙,更像是一种“投机取巧”的方案。


正如人们曾经讨论过自动驾驶是应该跨越式发展L5,还是从L2渐进式发展到L5,今天的电池行业也在讨论,固态电池应该一步到位,还是尝试从半固态向上突破。


有电池行业人士向我们表示:“半固态电池看似是通往固态电池的过渡路线,但技术路径截然不同,差距类似于自动驾驶分级中,辅助驾驶可以无限接近L2.99(人负责的智驾),但始终摸不到L3的门槛(机器负责的智驾)。”


宁德时代是上述观点的支持者,一位宁德时代的研发人员认为:“半固态电池只能看作液态电池体系,而(无视成本和安全)做高液态电池能量密度没有难度,但能量密度提升后的安全性很难得到保证。”


蔚来曾经希望宁德时代为其定制半固态电池,却遭到了宁德时代的拒绝,而后才转向了北京卫蓝。


对于半固态电池能实现的单次续航1000公里,宁德时代用液态的麒麟电池已经做到了相似的效果,得益于麒麟电池的水冷体系,在快充性能上麒麟电池甚至比市面上的半固态电池更好。而续航里程和补能效率,才是消费者最关心的能力。


不过也有人认为半固态电池是正确的技术路径:“(在氧化物电解质的基础上)全固态电池暂时解决不了正负极材料膨胀和界面问题,引入液态电解质是更现实的选择,至少减少了液态电解质的量,一定程度上提升了电池的安全性能。”

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