遙記得2016年初,蘋果率先公布了一項專利技術(shù),就是固態(tài)鋰離子電池。那時候蘋果的愿景,就是在體積相等情況下,使用固態(tài)電池的蘋果手機,可延長到2-3天充一次電都夠用,充電寶的地位將大大下降。不過呢,2018年快要過去一半了,這一愿望還是沒實現(xiàn)。

上個月,豐田/本田/日產(chǎn)三大車廠要聯(lián)合起來搞研發(fā),這在日企并不多見,研發(fā)方向就是固態(tài)鋰電池。參與者還有老牌電池企業(yè)松下/湯淺,以及化工企業(yè)東麗/旭化成。原因是,2013年的時候,日本提供了全球大約70%的汽車電池,但隨著中國/韓國電池業(yè)的崛起,到2016年日本電池份額已經(jīng)跌到了41%,此舉也是想讓日企電池重返世界前列的想法。

在地球的另一端,博世也沒閑著,在鋰電池行業(yè)落后的博世,本打算放棄動力電池這塊業(yè)務(wù),但固態(tài)電池讓博世看到了希望,于是,博世花大價錢收購了美國SEEO新創(chuàng)公司,這家公司生產(chǎn)的固態(tài)鋰電池離量產(chǎn)最接近,馬上就能看見效益。與此同時,大眾和美國QuantumScape,三菱和湯淺等,都在布局固態(tài)鋰電池研究。

那固態(tài)鋰電池到底有什么優(yōu)勢?能讓眾多車廠趨之若鶩,能讓博世點燃希望?我們還是先從固態(tài)鋰離子電池的發(fā)明人美國人John\u00A0Goodenough說起吧。Goodenough“足夠好”先生,百度上的注釋是鋰離子電池和磷酸鐵電池的發(fā)明人,說到這,什么東芝/LG/比亞迪等,這些靠電池賺錢的車企都得跪拜這位老爺子。

話說目前無論鋰離子電池還是磷酸鐵電池,都是液體電池,都需要電解液/隔板,在工作中都會產(chǎn)生高溫和氣體。電解液非常重還不便宜,隔板沒啥大用還要占體積,高溫就要設(shè)計復(fù)雜而龐大的散熱系統(tǒng),氣體也是容易爆炸的誘因,而且,目前的鋰離子電池能量密度約是120wh/kg,這些都是制約鋰電池發(fā)展的瓶頸,很難從技術(shù)上突破滿足汽車動力電池需求。

于是,足夠好先生繼續(xù)鉆研,終于研究出了不需要電解液和隔板的固態(tài)電池,這就從根本上減輕了電池重量和氣體生成,隨之帶來非常多的好處。首先是體積和重量,理論上,固態(tài)鋰電池比現(xiàn)時期液態(tài)鋰電池體積將減小40%,重量減小25%。

液態(tài)鋰電池的危險,來自于內(nèi)部短路,以及外部擠壓變形時一起的燃燒和爆炸。液態(tài)電池快速充電時可能會產(chǎn)生晶須,這種堅硬的結(jié)晶體,會引起電池鼓包,也可能刺穿隔板導(dǎo)致電池短路。而擠壓變形時,短路產(chǎn)生的火花,容易點燃易燃的電解液,并釋放出氣體,致使自然甚至爆炸。固態(tài)電池沒有易燃的電解液,快充時不產(chǎn)生晶須,因此可以有效避免短路和自燃。

另外,液態(tài)電池在40度以上的高溫下,壽命大大縮短,所以特斯拉等一眾電動車,都有一套嚴(yán)格的溫控系統(tǒng),防止電池高溫。但固態(tài)電池工作時,不會產(chǎn)生升溫,反而需要一定高溫維持固態(tài)電池的活性。另外,即使零下20度的環(huán)境,固態(tài)電池也會照常工作,不會出現(xiàn)電量下降現(xiàn)象。

而且,固態(tài)鋰電池的能量密度可達(dá)300-400wh/kg,是現(xiàn)今液態(tài)鋰離子電池120wh/kg的2-3倍,因此,同樣大小的電池,充一次電實現(xiàn)1000km續(xù)航不是問題,基本上可以打消大部分消費者續(xù)航里程焦慮,畢竟,許多人半個月才跑1000km左右,半月充一次電這個頻率不算高吧。
說了那么多好處,那固態(tài)鋰電池有沒有缺點呢?當(dāng)然有,不然為什么固態(tài)電池發(fā)明3、4年了,目前還是在試驗測試階段,并沒有大規(guī)模沒有量產(chǎn)。一個原因是固態(tài)電池因為內(nèi)阻大,充電不能太快,快充是個問題,如何解決學(xué)者們正在研究。另一個缺點,是固態(tài)電池需要一定的工作溫度,液態(tài)電池需要降溫,固態(tài)電池需要加熱,當(dāng)然,這個問題還算比較好解決。

總體來說,固態(tài)電池解決了液態(tài)電池的重量/體積/能量密度/安全/高價這些對于汽車來說要命的問題,即使也有一點缺點,但我們有理由相信,這的確是未來汽車上動力電池的理想解決方案,當(dāng)然,中國的動力電池領(lǐng)導(dǎo)者寧德時代和比亞迪也都在暗中研究,就看誰能提前搞出成熟可靠的東西了。
