為何說(shuō)固態(tài)電池是真好但也是真難。今天,“固態(tài)電池發(fā)展按下快進(jìn)鍵”上了頭條熱搜。這讓人不禁好奇,什么是固態(tài)電池?為什么要發(fā)展固態(tài)電池?現(xiàn)有的電池不夠用嗎?
固態(tài)電池是什么?我們?nèi)粘I钪杏玫碾姵乜梢苑譃閮深悺?/p>
一類是一次性電池,比如我現(xiàn)在正在寫文章,我用的藍(lán)牙鼠標(biāo)里面裝的是5號(hào)電池,電池用完后是需要更換的,無(wú)法充電繼續(xù)使用,這就是一次性電池。說(shuō)得更細(xì)一點(diǎn),這是一次性電池中的無(wú)汞堿性電池。無(wú)汞很好理解,以前的電池是含汞的,但是汞是劇毒重金屬,會(huì)污染環(huán)境,所以現(xiàn)在絕大部分電池都是不含汞的。什么叫堿性電池?這是因?yàn)殡姵乩锩娴碾娊庖菏菑?qiáng)堿。7號(hào)電池也是堿性電池。
5號(hào)電池
相對(duì)堿性電池,還有一種“酸性電池”,不過(guò)我們更習(xí)慣叫它碳鋅電池或普通干電池,顧名思義,電解液是酸性的,手電筒里面用的1號(hào)電池通常是普通干電池。
1號(hào)電池
另一類是二次電池,或者叫可充電電池、蓄電池。主要有鎳氫電池、鋰離子電池、鋰聚合物電池。其中鋰離子電池應(yīng)用最為廣泛。我現(xiàn)在寫文章的筆記本電腦用的就是鋰離子電池,電腦沒電了直接充電就行,用了5年從來(lái)沒有換過(guò)電池。手機(jī)、一部分電動(dòng)車用的也是鋰離子電池。
具體到汽車,我們知道所有汽車不管是油車、電車都含有電池,但這兩者的電池作用完全不同。油車的電池是傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池,主要是為了啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī),維持車內(nèi)音響、車燈等的運(yùn)轉(zhuǎn)。鉛酸蓄電池的能量密度很低,只是一種輔助的電源,無(wú)法驅(qū)動(dòng)整輛車持續(xù)運(yùn)行。新能源汽車特別是純電車的主要?jiǎng)恿褪莵?lái)自電池,現(xiàn)在最廣泛使用的是鋰離子電池,現(xiàn)在的特斯拉、比亞迪、蔚來(lái)、理想用的都是它。成本比較高,約占整車成本的30%–50%。
現(xiàn)在新能源汽車主要用的是傳統(tǒng)鋰離子電池,這里的傳統(tǒng)是相對(duì)于固態(tài)電池來(lái)說(shuō)的。為什么說(shuō)它傳統(tǒng)?這是因?yàn)檫@類鋰離子電池用的是液態(tài)或凝膠電解質(zhì),用了幾十年仍然是全球鋰離子電池的絕對(duì)主流技術(shù)。但是現(xiàn)在傳統(tǒng)鋰離子電池的性能(能量密度、安全性、壽命和充電速度)已經(jīng)逼近理論極限,繼續(xù)提升的空間有限。所以下一代電池的發(fā)展方向就開始轉(zhuǎn)向固態(tài)鋰離子電池。
相對(duì)于傳統(tǒng)鋰離子電池,唯一的變化是電解質(zhì)由液體或凝膠改為固體。因?yàn)椴缓兹家后w,抗熱失控能力強(qiáng),所以安全性更高;因?yàn)榭梢允褂媒饘黉囏?fù)極、固態(tài)電解質(zhì)薄、可以堆疊更多正負(fù)級(jí)層等,所以能量密度更高;因?yàn)楣虘B(tài)電解質(zhì)更穩(wěn)定、不易分解,所以壽命更長(zhǎng);因?yàn)楣腆w電解質(zhì)離子遷移快等原因,所以充電速度更快。而且固態(tài)電解質(zhì)沒有液體泄漏,也更環(huán)保。甚至還可以定制各種形狀。
雖然很多車企都宣稱固態(tài)電池進(jìn)展迅速,但是正如寧德時(shí)代(全球領(lǐng)先的電動(dòng)車和儲(chǔ)能鋰電池供應(yīng)商)創(chuàng)始人、董事長(zhǎng)曾毓群說(shuō)的,固態(tài)電池好是好,但真的那么容易生產(chǎn)嗎?目前幾乎沒有真正純粹的全固態(tài)電池在量產(chǎn)應(yīng)用,所謂的固態(tài)電池大多并不純粹,都是假固態(tài),依然含有一定比例的液態(tài)或凝膠電解質(zhì)。相對(duì)于傳統(tǒng)鋰離子電池,它們的優(yōu)勢(shì)并不明顯,舉例全固態(tài)電池的潛力還有明顯差距。
除了技術(shù)層面的困難,因?yàn)樵O(shè)備投資大、材料成本高、規(guī)?;a(chǎn)能力不足等原因,固態(tài)電池的成本極高。全固態(tài)電池電芯成本比液態(tài)鋰離子電池高10倍左右。短期來(lái)看,因?yàn)楦甙旱碾姵爻杀緯?huì)大幅提高整車的價(jià)格,所以將全固態(tài)電池應(yīng)用于量產(chǎn)電動(dòng)車幾乎是行不通的。
總的來(lái)說(shuō),固態(tài)電池優(yōu)勢(shì)確實(shí)明顯,但是目前仍然有太多難題需要去克服。