固態(tài)電池取代液態(tài)鋰離子電池未來可期，但不是現(xiàn)在……
新能源汽車穩(wěn)步推進中的阻礙
很多的車企都擴展了新的板塊——新能源汽車。2023年是中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)全面升級之年。政策與市場雙重驅(qū)動下，2023年中國新能源汽車產(chǎn)銷兩旺，連續(xù)9年位居全球第一，產(chǎn)銷分別完成958.7彎梁和949.5萬輛，同比分別增長35.8%和37.9%，市場占有率打得到31.6%，國內(nèi)新能源車滲透率超50%的目標有望提前實現(xiàn)。此外，2023年新能源汽車出口再創(chuàng)新高，實現(xiàn)出口120.3萬輛，同比增長77.6%，全球市場份額超過六成，躋身中國外貿(mào)“新三樣”。當前，中國新能源汽車以形成具有競爭力的完整產(chǎn)業(yè)鏈，國內(nèi)品牌生產(chǎn)能力和市場占有率不斷提升，推動全國乃至全球道路交通用電動化轉(zhuǎn)型穩(wěn)步前進。
剛剛開啟的2024年，是“鞏固和擴大新能源汽車發(fā)展優(yōu)勢”的關鍵之年。中國新能源汽車取得了亮眼的成績，也面臨著更加錯綜復雜的國際形勢、更為艱巨的供應鏈挑戰(zhàn)。
而其中，新能源汽車電池的更新?lián)Q代，也是新能源汽車發(fā)展的重點問題之一。
固態(tài)電池優(yōu)勢明顯
前不久，蔚來創(chuàng)始人李斌實測，使用150kWh（即150度電）固態(tài)電池包的新能源車，行駛距離達1044公里。能提升能量密度，改進安全性能的固態(tài)電池正在攪動資本市場。
對比當下部分新能源汽車所用的液態(tài)電池，固態(tài)電池可容納新的電極材料，譬如富鋰錳基。常規(guī)電壓下的富鋰錳基材料在目前所有商業(yè)化的正極材料里，循環(huán)穩(wěn)定性最好，45攝氏度下充放電1700周容量保持率88%。
負極方面，固態(tài)電池比傳統(tǒng)鋰電池更容易適配鋰金屬負極和硅碳負極，因為固態(tài)電解質(zhì)有固態(tài)材料構(gòu)成，具有較高的化學穩(wěn)定性，對鋰金屬負極的鋰枝晶的形成及硅的膨脹起抑制作用。
電芯內(nèi)部串聯(lián)能有效提升固態(tài)電池電壓，提高體積能量密度。傳統(tǒng)鋰電池承載電壓超過5V后會容易出現(xiàn)分解甚至爆炸的情況，因此只能外部串聯(lián)。固態(tài)鋰陶瓷電池能在電池內(nèi)部形成串聯(lián)，使單顆電池芯的額定電壓從7.4V，最大串聯(lián)疊加至60V，在單體電池電壓上遠高于傳統(tǒng)動力電池，且不需要焊接集流體，體積能量密度有望進一步提升。
在安全方面，相比液態(tài)電池，固態(tài)電池具有較高的化學和熱穩(wěn)定性，能夠有效抑制鋰電池中發(fā)生熱失控或燃燒大的風險，電池在被刺破時仍可安全運行，不會泄露或爆炸。
固態(tài)電解質(zhì)（SEs）在寬溫度范圍內(nèi)保持固態(tài)，不完全喪失離子傳導功能，是其潛在優(yōu)勢之一，近期的小米汽車，智己汽車均采用SIC碳化硅模塊，還因此在網(wǎng)上出現(xiàn)了一些爭議。
固態(tài)電池固然很好，甚至在某些方面優(yōu)于液態(tài)鋰電池，但是截至目前為止，仍舊沒有成功替換掉液態(tài)鋰電池，大規(guī)模使用其為新能源汽車續(xù)航，其背后的原因更是令人頭疼。
發(fā)展仍有阻礙
固態(tài)電解質(zhì)重離子間相互作用強，因此離子電導率低。
其次，手機似乎和成本制約，固態(tài)電池量產(chǎn)難度大，技術上，當前固態(tài)電池工藝尚未成熟，其發(fā)展亟需解決三個核心科學問題，即固態(tài)電解質(zhì)的離子輸運機制、鋰枝晶生長機制和多場耦合下的失效失控機制。成本上，部分材料售價昂貴，阻礙固態(tài)電池的量產(chǎn)。
另外，固態(tài)電池負極材料成本偏差最大，尤其是硅碳負極所需涂覆的額外電解質(zhì)導致成本高昂，鋰金屬負極成本雖然較低但技術上仍存在鋰枝晶反應等難關。
截至目前，作為液態(tài)電池和固態(tài)電池的折中產(chǎn)品，半固態(tài)電池有望率先量產(chǎn)。半固態(tài)電池兼容現(xiàn)有傳統(tǒng)鋰電池的工藝設備，且兼具安全性、能量密度和經(jīng)濟性，因而有望率先進入產(chǎn)業(yè)化階段。
北京千策良品工業(yè)設計有限公司創(chuàng)立于2009年，國家高新技術企業(yè)，多年的產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)驗使其成為一家集創(chuàng)新產(chǎn)品咨詢、產(chǎn)品外觀設計、結(jié)構(gòu)設計、研發(fā)與供應鏈于一體的專業(yè)設計機構(gòu)。在過去十多年中，千策良品為逾千家企業(yè)提供服務，斬獲眾多國際重要獎項，包括紅點獎、IF獎、中國紅星獎等。
北京千策良品工業(yè)設計曾進行過多款電池的外觀結(jié)構(gòu)設計，皆在市場上收獲了良好的反饋，北京千策良品工業(yè)設計公司將持續(xù)關注固態(tài)電池的發(fā)展進度，為固態(tài)電池的結(jié)構(gòu)和工業(yè)設計做出貢獻。
