固态电池布局10多年为何还不能量产

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吹了十多年的全固态电池,为何却至今没一家能真正量产?

早在上世纪,中日韩就开始布局固态电池,日本丰田更是在2010年就正式启动固态电池研发。

但是你发现没有,现在15年过去了,每天都有新闻说固态电池实现了突破,但真正量产的又没有多少。

比如日本丰田在今年,号称“获批生产硫化物固态电池”,但实际上生产线都没调试,更别说试产,要实现真正大规模上起码要2030年后了。

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至于韩国,比如日本好不到哪里去,甚至更差!

中国则稍微好点,比亚迪、宁德时代都已经实现了固态电池量产和上车,但中国虽然量产了,却不是全固态而是半固态。

固态电池布局10多年为何还不能量产

要知道,固态电池可以分为:半固态、准固态和全固态,其中只有全固态电池才是真正的“终极形态”。

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所以中国真固态电池也没办法量产。

也就是说,中日韩布局了十多年,砸下了将近百亿的研发费,却全军覆没,谁也没办法先突破固态电池的技术壁垒。

固态电池为啥这么难?难道这场 “下一代电池竞赛” 真成了集体画饼?

事实,可能比我们想得更复杂,固态电池之所以一直没能量产,归根结底,还是固态电池技术太难了。

固态电池说得简单点,它就是将常规锂电池里面的有机液态电解液换成固态的。

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这个根本性的材料变革,带来了三大颠覆性优势,首先没有液态电解质,它就减少了漏液的可能,安全性直接拉满;其次是能量密度是主流液态三元电池的 1.5 倍,续航飙升,可以轻松破 1000 公里;最后全固态电池还能在-40℃到 100℃环境下都能正常工作。

如果真能量产,那么就解决了目前锂电池安全、续航、极端环境下不好用的三大难点,因此,它才会被称为电池的终极形态。

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但是将电解质从液态变成固态也会产生两大噩梦难题:这两大难题如同两座难以逾越的大山,阻碍着其商业化进程。

第一个是固态电解质与电极之间糟糕的固固界面接触的晶体。

啥意思呢?锂电池主要有三个部分:正负极、电解质和隔膜,然后离子在里面跑来跑去。

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在固态电池里,电解质和电极都是固态,它不像液态电池那样能流动填缝,而是像两块积木挨着一样,变成了“硬碰硬”,这就是固固界面。

固固界面上只有少数点真正挨着,离子跑过去阻力很大,还容易在接触点上“扎堆”,一扎堆就长一种叫“锂枝晶”的东西。

一旦“锂枝晶”体积过大,就可能刺穿电池,从而造成短路。而且电极用久了会胀会缩,本来接触就不好,这下更容易被撑开,那就会出现接触失效的问题。

第二个噩梦难题是固态电解质材料,目前,全固态电池技术路线主要包括聚合物、氧化物、硫化物三大类,但这三大类都有各自的问题。

聚合物固态电池工艺成熟,但离子导电率低;氧化物固态电池,成本低、安全性高,但离子导电率也不高,而硫化物材料导电不错,但不够稳定怕空气、又怕水分,成本也高。

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说白了,他们就像早期的三元锂电池和磷酸铁锂电池一样,各有优势,但都有明显的缺点还没解决。

想要量产说简单也简单,说难也很难,说简单是因为,只要解决上面提到的两大难题,然后就可以上车,再不断提升工艺。

说难是因为这两个涉及材料和工艺,需要不断地投入,不断试错,不断研究新的工艺和材料弥补缺点才能一点点攻克。

说白了,全固态电池就是一场持久战,因此,中日韩都在死磕这个技术。

日本死磕硫化物技术路线,韩国选择氧化物和硫化物技术路线并行。而中国的打法最务实,氧化物、硫化物、聚合物三线全都布局,但在产业化道路上,却选择了“半固态电池先行”的渐进式策略。

原因很简单,日本国土面积小,产业高度集中,无法做到面面俱到;而咱们家大业大,产业链完整,多条腿走路更稳更快,毕竟小孩才做选择,大人全都要。相反日本在硫化物技术路线上的技术专利最多,但是硫化物技术路线能否成功可不一定。

典型例子就是三元锂电池和磷酸铁锂电池,早期电池产业都看好三元锂路线,但实践下来发现还是磷酸铁锂根据性价比。

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日本和韩国还有一个大问题,那就是只专注于实验室技术研发,缺乏投产验证,很难做到从实验室到市场的转化。

而中国则先从半固态入手,可以降低难度,先市场化将产业链给搭建起来,然后再技术迭代就相对容易得多。

因此,中国的优势却远不止技术路线的选择。中国已经形成了一个强大的电池产业生态系统——从上游材料、中游制造到下游应用,完整的产业链协同创新效应已经显现。

如果固态电池是一场持久战,那么中国已经做好了打仗的准备。#电池##固态电池##锂电池##全固态电池#

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