跑得远、充电快但为什么固态电池至今还没有搭载于量产车上?

近日,宝马计划开始使用固态电池的消息再起引起人们对新能源汽车变革的讨论,根据海外媒体报道,宝马计划于2030年开始为旗下量产车型搭载固态电池,在此之前,宝马会在2025年就开始尝试使用固态电池,但不会进行大规模的量产。

尽管车用电池在安全性、容量、能量密度等方面一直都在进步,电动车续航里程也得到了稳定的提升,但就电池技术本身而言,并未迎来真正“诺贝尔”级的突破,这是限制纯电汽车完全取代燃油车最根本的原因。

有行业专家表示,目前锂离子电池组的存储能力几乎已经达到极限,可能永远无法为跑长途的车辆提供足够的电力,而车企们能做的,就是在存储能力达到上限的情况下,创造更好的周边条件来弥补缺陷,比如加快基础建设,强化快充能力等。

那么,为什么车企多数将固态电池技术视为攻克新能源车困境的利器?咱们先来简单的了解一下原理。

锂离子电池,早在应用于汽车之前,在已经在各个领域得到了大规模的应用,比如早期的移动电话,手机等等,这种锂离子技术,是使用液体电解质在正极和负极之间传送离子,为电池充电或放电。

而固态电池,顾名思义,用陶瓷、玻璃或聚合物等固体材料来代替液体的电池产品,常用的固态电解液有无机陶瓷和聚合物电解液,它的优势是,安全性相对液态电解质更好,液态的电解液,由于锂离子迁移速度很快,因此容易发生短路且易燃易爆,而固态电解质发生副反应的情况极少。

而另外两大优势,则更加适用于汽车行业,比如固态电池的能量密度很高,且循环性能更强,这两点正是如今液态电池的短板。从固态电池的优势上来说,一旦技术成熟且在汽车上普及应用,那么,纯电车型至少拥有与满油状态下的燃油车同样的续航里程,同时,充电效率极高,甚至有可能在十分钟的时间内完成100%充电,也就是说,搭载固态电池的新能源车型,将全面取代燃油车的地位,这是板上钉钉的事情。

那么,如此完美的固态电池,为什么至今没有普及,也鲜有汽车厂商拿出量产甚至是概念车型?原因主要集中于这么几点。

首先,固态电池的完整产业链尚未形成,还没有条件支持大面积商用,目前,研发与生产固态电池的厂商较少,因此成本居高不下,而且从技术角度来看,对生产工艺的苛刻要求使得没有任何一家车企或者电池企业可以提前投入量产。举个例子,如果按照现有技术,为智能手机提供固态电池,那么,这么一小块电池,研发与生产成本可能会高达1万美元,如果照搬到汽车上,费用更是会让人瞠目结舌。

另外则是固态电池也具有不稳定性,比如从正极上锂离子到固态电解液,再从固态电解到负极的过程中,离子在固体物质中传输动力学低,锂离子的扩散速率特别慢,也就是所谓的界面电阻,另外一方面,以常用的固态电解质无机陶瓷举例,它的材料比较脆,容易破碎,使用温度在80℃以上,而聚合物电解质柔性比较好,但锂离子扩散速度更慢,使用温度在80-200摄氏度之间,想要让固态电池处于合适的使用温度,就是一件非常头疼的事情。

以现如今的技术实力来看,实现固态电池搭载于量产车上,至少还需要5-10年的时间,但即便如此,固态电池依旧被视为新能源车革命的必经之路,因此,宝马计划使用固态电池的周期还是符合技术发展速率的,至于最终能否实现,不妨拭目以待。

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