电动汽车厂商争相发展“固态电池”是否成熟?
电动汽车与燃油汽车相争续航里程,一直是最大弱项,尽管用节能环保理念填补缺陷,目前尚无法改变汽车消费者对电池汽车的怀疑。在高温天气开启空调,在冬天需要启动制暖,低温条件下电池本就无法正常蓄电,另一个隐患锂电池易燃,这是电动车致命打击。不由得让电动车企在加紧对新的电池技术投入研发,那就是固态电池的加速开发。除此氢能源电池技术一直日本汽车界推崇的选择,但是一直没有推广开来。
根据2022年美国航空航天局(NASA)公布其研发的航空用固态电池取得了重大突破。NASA在其官方网站介绍,NASA目前所研发成功的固态电池的能量密度达到了500Wh/kg,几乎是目前最好的电动汽车电池能量密度的两倍 -- 特斯拉公司的4680锂电池的能量密度约为300Wh/kg。 固态电池技术为电动车企提振电池续航的信心,但由于生产成本问题,仍需要等待五至十年才能成熟,当前的过渡方案采用的半固态电池。按理论推算全固态电池车载续航1000公里,充电仅需几分钟,这的确是跨越性的突破,这离量产走到现实还有相当长的时间距离。固态电池拥有三大优势:(1)能量密度极高;(2)充能速度极快;(3)安全性飞跃性提升;坊间成为全球车企争先突破的电池能源的技术。
如上图:左侧Conventional battery 流体电池也称常规蓄电池,电池内采用液体电解质Liquid electrolyte,由于过热而导致电池变形、膨胀和点火的事故似乎仍然没有结束。这是广大电车主要抱怨的问题,电池温度过高膨胀、变形和易燃,温度过低液态电解质遇冷很容易冻结,致使内阻剧增,导致电池失去工作能力,过去电动车经常遇到的故障。右侧 All-solid-state battery固态电池,当实现使用Solid electrolyte固体电解质的全固态电池时,电池性能和安全性的这些问题将得到解决,不会因温度过高或过低电池异常故障,根据日本相关企业公布:目前固态电池可工作范文区间在-40℃至100℃。除此,固态电解质相对液态电解质体积更小更轻。电动汽车下半场竞赛固态电池技术决定胜负,上半场汽车电动化已经完成,整个电动汽车领域都面临安全性和续航升级的突破,对于面积小的国家而言,500公里或许足够,普通常规锂电池也可以满足,只需提高安全性能。而对于中国市场、日本市场、北美市场,以及澳洲等面积跨度大的国家,则需要更长里程续航才可满足。
当前国内正在接力电动车上半场的优势发展半固态电池有比亚迪和宁德时代两家代表性公司生产,对于全固态电池主要有美国、日本、德国等国家的企业在重金投入研发,在2022年之前日本车企一直重心压在氢能源电池技术,目前重心已经调整在全固态电池研发上。下面是全球固态电池企业:
QuantumScape(QS) 由大众汽车支持的固态电池初创公司QuantumScape发布了自己的新闻稿,称已将其首批A0层原型锂金属电池单元交付给汽车OEM进行测试。关联参考:Solid Power & QuantumScape Begin Shipping Solid-State Batteries For Trials - CleanTechnica。
Solid Power (SLDP)固态电源,一家位于科罗拉多州的电池启动公司,由宝马和福特汽车,表示已开始试生产一种创新的固态电池,有望以更低的成本为电动汽车车主提供更多续航里程和更短的充电时间。根CNBC新闻报道,如果一切顺利,他预计汽车制造商将在2024年上半年的某个时候签署Solid Power的电池设计。然后,该公司将其设计移交给现有的电池制造商进行大规模生产,这表明第一批使用Solid Power创新电池的车辆可以在几年内上市。关联参考:Solid Power开始试生产固态EV电池 (cnbc.com)。
Toyota (TM) 根据丰田首席科学家兼丰田研究所所长吉尔·普拉特(Gill Pratt)的言论,到2025年,我们将看到汽车制造商提供这样的电池。但丰田不打算将固态电池用于制造电动汽车。相反,普拉特周四告诉Autoline,该公司将把固态电池推入混合动力汽车。是的,固态电池和内燃机一起工作。这似乎违反直觉,但普拉特说,这是有合理理由的:锂离子电池的价格与内燃机不相上下,更不用说固态电池了。他们的想法是产生这种电池的好处,但将其与混合动力技术相结合,以降低量产车的价格。关联参考:Toyota plans solid-state battery by 2025, but it won't be for an EV (cnet.com)
Mullen Automotive (MULN) 总部位于加利福尼亚州的电动汽车初创公司Mullen Technologies计划为其第二代“Five”电动SUV配备固态电池,并计划在2025年使用该技术进行初步车辆测试。Mullen Technologies表示:根据固态电池测试期间收集的数据,使用150千瓦时的电池组可以实现超过600英里(965公里)的续航里程,并在18分钟内充电超过300英里(483公里)。关联参考:Mullen Technologies to use solid-state batteries from 2025 - electrive.com,官方地址:Electric Vehicle Battery Technology | Mullen (mullenusa.com)。
Hyundai (HYMTF) 根据韩国现代近期公布:现代和SK On将获得约700亿美元的激励措施,用于他们在美国佐治亚州建造的电动汽车电池厂。这大约是他们14亿美元投资的5%。该工厂计划到2025年投产,电池年产能为35GWh,足以生产约30万辆EV。将向佐治亚州的起亚工厂和阿拉巴马州的现代工厂供应电芯。关联参考:Hyundai-SK EV Battery Venture to Get $700 Million in U.S. Incentives - The Chosun Ilbo (English Edition): Daily News from Korea - Business > Business,官方报道:Electric Car Battery Technology | Hyundai News | Hyundai Australia。
Albemarle(ALB) 根据CNBC报道雅宝是吨碳酸锂的全球最大生产商,也是澳大利亚,智利和美国的矿山运营商,该公司表示,计划到2027年将另一个国内锂矿 - 北卡罗来纳州的Kings Mountain上线。它已经在内华达州经营银峰。雅宝还在开发可用于下一代电池甚至需要的工程材料。它拥有锂硫隔膜和锂金属箔的专利,这两者都可能在固态电池设计中发挥作用。关联参考:The rise of Albemarle, the world's largest lithium producer (cnbc.com),How Albemarle Is Preparing for Next-Generation Lithium-Ion Batteries | The Motley Fool