□ 胡立彪

在前不久落幕的廣州車展上，多家車企宣布加速布局固態(tài)電池。東風(fēng)汽車表示，目前正在研發(fā)第二代固態(tài)電池，預(yù)計(jì)將在2024年上半年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)上車，屆時(shí)車輛續(xù)航里程可達(dá)1000公里以上；長(zhǎng)安深藍(lán)稱其半固態(tài)電池研發(fā)已經(jīng)進(jìn)入工程化階段，2025年將搭載整車應(yīng)用。

車展之外，國(guó)軒高科、格林美等多家上市公司近期也都對(duì)外公布了固態(tài)電池研發(fā)最新進(jìn)展。據(jù)了解，在頭部動(dòng)力電池企業(yè)中，寧德時(shí)代、中創(chuàng)新航、贛鋒鋰業(yè)、孚能科技等都已公開表示在固態(tài)電池技術(shù)方面加大投入力度。

眾多企業(yè)在固態(tài)電池領(lǐng)域密集布局，給人的感覺是固態(tài)電池要熱起來了。業(yè)內(nèi)人士稱，固態(tài)電池在2022年取得了一系列突破，動(dòng)力電池向固態(tài)電池發(fā)展的方向已經(jīng)越來越清晰，其商業(yè)化進(jìn)程或?qū)⒂纱碎_啟。有機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，從2022年到2025年，全球固態(tài)電池市場(chǎng)將從2.1GWh增長(zhǎng)到30GWh，到2030年將突破160GWh。

動(dòng)力電池向固態(tài)電池方向發(fā)展，取決于兩個(gè)事實(shí)。一是當(dāng)下占主導(dǎo)地位的鋰離子電池面臨發(fā)展困境。經(jīng)過多年市場(chǎng)推進(jìn)，鋰離子電池的整體性能雖得到極大提升，但其作為電動(dòng)汽車動(dòng)力源替代燃油的優(yōu)勢(shì)尚未建立起來，其根本原因在于，從原理上和技術(shù)上講，鋰離子電池的存儲(chǔ)能力已經(jīng)接近極限，車企及電池企業(yè)能做的，只是創(chuàng)造更好的周邊條件來彌補(bǔ)缺陷，如加快基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、強(qiáng)化快充能力等，若不能取得實(shí)質(zhì)性突破，其“替代”使命將很難完成。二是固態(tài)電池?fù)碛兄T多優(yōu)勢(shì)，且已經(jīng)具備從實(shí)驗(yàn)室的研發(fā)技術(shù)落實(shí)到工廠制造的現(xiàn)實(shí)條件。

固態(tài)電池的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在3個(gè)方面。一是能量密度高。與當(dāng)下主流鋰離子電池使用液體電解質(zhì)不同，固態(tài)電池的電解質(zhì)為固體材料，這就使得整個(gè)電池的適用材料體系發(fā)生改變，其中最為核心的一點(diǎn)就是可以不必使用嵌鋰的石墨負(fù)極，而是直接使用金屬鋰來做負(fù)極，這樣可以明顯減輕負(fù)極材料的用量，使得整個(gè)電池的能量密度大幅提高。目前液態(tài)鋰電池能量密度上限為350Wh/kg，而固態(tài)電池能量密度有望達(dá)到500Wh/kg，甚至更高。

二是安全性好。傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池在大電流下工作有可能出現(xiàn)鋰枝晶，從而刺破隔膜導(dǎo)致短路破壞；而且，電解液為有機(jī)液體，在高溫下易發(fā)生副反應(yīng)，產(chǎn)生易燃?xì)怏w，增加燃燒風(fēng)險(xiǎn)。而采用全固態(tài)電池技術(shù)，電解質(zhì)不可燃、無腐蝕、不揮發(fā)、不漏液，從根本上避免了出現(xiàn)鋰枝晶現(xiàn)象，可顯著提升安全性。

三是快速充放電。傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池充一次電一般需要兩小時(shí)以上，即使是使用了超級(jí)快充技術(shù)的特斯拉，也得用30分鐘到一小時(shí)才能充滿電。而固態(tài)電池采用石墨烯基超級(jí)快充技術(shù)，只需10分鐘就能將電池充滿。如果再給它搭載一個(gè)換電模式，3套電池組分流充電，這樣就能把充電時(shí)間壓縮到3分鐘以內(nèi)。

基于固態(tài)電池上述優(yōu)勢(shì)，有業(yè)內(nèi)人士預(yù)言，一旦技術(shù)成熟并在汽車上普及應(yīng)用，那么純電動(dòng)汽車將擁有與滿油狀態(tài)下的燃油車同樣甚至更多長(zhǎng)的續(xù)駛里程，再有快充加持，電動(dòng)汽車取代燃油車將指日可待。

不過，固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，推動(dòng)電動(dòng)汽車取代燃油車所指之“日”，可能還是一段較長(zhǎng)時(shí)間。影響固態(tài)電池走向現(xiàn)實(shí)的最明顯障礙有兩個(gè)，一是固態(tài)電池本身也存在一些缺陷，如導(dǎo)電率低、界面高阻抗、穩(wěn)定性差等，需要不斷改進(jìn)技術(shù)進(jìn)行克服；二是制造工藝要求高，如聚合物固態(tài)電池生產(chǎn)對(duì)環(huán)境溫度要求苛刻，須保持在80℃以上，嚴(yán)重限制了這種電池的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

其實(shí)，固態(tài)電池面臨的所有困難，最終都會(huì)轉(zhuǎn)化為一個(gè)：成本。而要降低成本，除了尋找到技術(shù)突破口，更重要的工作是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。當(dāng)然，憑借規(guī)模效應(yīng)攤薄成本，是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程。業(yè)內(nèi)一般認(rèn)為，固態(tài)電池在原理上與傳統(tǒng)鋰離子電池有很大不同，這也使得其制造生產(chǎn)不能依賴原有的生產(chǎn)線，需另起爐灶。目前，固態(tài)電池尚未形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈，還沒有條件支持大面積商用。以現(xiàn)在的技術(shù)水平來看，實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池搭載于量產(chǎn)車上，還需要5至10年的時(shí)間。

有一話說得好：“想種一棵樹，最好的時(shí)機(jī)是10年前，其次是現(xiàn)在?！比绻_認(rèn)了固態(tài)電池就是未來電動(dòng)汽車的發(fā)展方向，那么，為了10年后不被潮流拋棄，還是現(xiàn)在就著手干吧。里程焦慮和安全性是動(dòng)力電池繞不開的話題，未來誰(shuí)先掌握固態(tài)電池的關(guān)鍵技術(shù)誰(shuí)就占據(jù)主動(dòng)，擁有更多話語(yǔ)權(quán)。

《中國(guó)質(zhì)量報(bào)》【車市說事】