固态电池横空出世,背后原因竟如此惊人!

小俞涉 2025-02-21 08:40:53

新能源汽车的困境

“买了新能源车后,我只有在市区短距离出行时才敢开,稍微远点或者出趟远门,我都得提前规划好路线,到处找充电桩,还得担心路上会不会没电抛锚,这种续航焦虑真的太折磨人了。” 一位新能源车主在网上无奈吐槽道。

近年来,新能源汽车凭借其环保、节能等优势,在市场上迅速崛起,销量持续攀升。但在这看似一片繁荣的背后,新能源汽车却面临着诸多困境,尤其是续航焦虑、充电时长和安全隐患这三大难题,如同三座大山,压得消费者和车企都有些喘不过气。

先来说说续航焦虑。即使是在常温环境下,不少新能源汽车的实际续航里程也往往低于厂家宣传的数值。一旦遇到低温天气,情况更是雪上加霜。在北方的冬季,部分车型的续航里程甚至会 “腰斩”,直接打对折。这样一来,车主们开车时就会变得小心翼翼,不敢开空调,不敢急加速,生怕电量消耗过快,提前 “趴窝”。

充电时长也是个大问题。目前,即使是快充,也需要半个小时甚至更长时间才能将电量充至 80%。要是碰上节假日出行高峰,在服务区排队充电,那等待的时间就更让人崩溃了。想象一下,一家人开开心心出门自驾游,结果在服务区为了充电,一等等几个小时,旅途的好心情瞬间就没了。而慢充则耗时更久,通常需要 6 - 8 小时,甚至更长时间,这对于急需用车的人来说,实在是等不起。

再看看安全隐患。新能源汽车的电池安全问题一直备受关注。一旦电池出现热失控,就极有可能引发起火、爆炸等严重事故。尽管这类事故发生的概率相对较低,但只要发生一次,就足以让消费者对新能源汽车的安全性产生怀疑。而且,随着新能源汽车智能化程度的不断提高,软件系统的安全问题也逐渐凸显,黑客攻击、软件漏洞等都可能给车主带来潜在的风险。

面对这些困境,新能源汽车行业急需找到破局之道。而固态电池的出现,就像是黑暗中的一道曙光,给新能源汽车行业带来了新的希望 ,那么,固态电池究竟有何神奇之处,能让人们对它寄予如此厚望呢?

固态电池,破局的希望

能量密度大飞跃

在新能源汽车领域,续航里程就像是汽车的 “生命线”,直接决定着消费者的购买意愿。而能量密度,则是决定续航里程的关键因素。能量密度越高,电池储存的能量就越多,汽车就能跑得更远。

传统的液态电池,发展到现在,能量密度已经逐渐逼近极限。目前主流的三元锂电池,能量密度大多在 200 - 300Wh/kg 之间,就算是技术非常先进的产品,也很难突破 350Wh/kg 的天花板。这就好比一个杯子,它的容量有限,再怎么努力,也装不下更多的水了。

而固态电池在能量密度上,简直就是 “潜力股”。许多科研机构和企业研发的固态电池,能量密度轻轻松松就能达到 400Wh/kg 以上。像中国科学院青岛生物能源与过程研究所开发的硫化物全固态电池,能量密度超过了 600Wh/kg ,这意味着在同样的电池重量下,固态电池储存的能量比传统液态电池多出一倍还多,续航里程自然大幅提升。

从实际应用角度来看,一辆搭载传统液态电池、续航里程为 500 公里的新能源汽车,如果换上能量密度提升一倍的固态电池,续航里程有望轻松突破 1000 公里。这对于缓解消费者的续航焦虑来说,无疑是一针 “强心剂”。有了长续航的固态电池,车主们再也不用在长途旅行时,频繁为寻找充电桩而发愁,也不用担心在低温环境下,续航里程大幅缩水。所以说,固态电池凭借其超高的能量密度,为新能源汽车的长续航提供了可能,这也是它在当下被重点推出的关键原因之一。

安全性能大幅提升

如果说续航里程是新能源汽车的 “生命线”,那么安全问题就是新能源汽车发展的 “生死线”。近几年,新能源汽车起火事件频频发生,让不少消费者对其安全性产生了担忧。2024 年 8 月,韩国一家电池厂在生产锂电池时发生火灾,造成 23 人死亡,17 名中国公民在此次事故中丧生 。调查显示,火灾与锂电池生产过程中电解液的注入作业有关,电解液的高度易燃性,一旦操作不当就容易引发短路或起火。还有 2023 年 4 月,甘肃民勤县某储能电站的 1 号储能电池舱发生火灾,1 座储能电池舱烧损,直接经济损失约 410 万元,事故原因是电池过充引发热失控。

传统液态电池之所以容易出现安全事故,主要是因为其使用的电解液是有机易燃液体,一旦电池内部发生短路、过热等情况,电解液就像助燃剂一样,极易引发火灾甚至爆炸。就像一个装满汽油的瓶子,稍有不慎就可能引发危险。

而固态电池在安全性方面,有着天然的优势。它采用的是不可燃、无腐蚀、不挥发的固态电解质,从根本上杜绝了电解液泄漏引发的安全隐患。即使电池受到外力撞击、穿刺,或者在高温环境下,固态电池也很难发生短路和起火现象,就好比把汽油换成了不易燃的固体材料,大大降低了安全风险。有研究表明,固态电池在热稳定性方面,比传统液态电池提高了数倍,能够在更宽的温度范围内稳定工作。

对于新能源汽车行业来说,安全是重中之重。随着新能源汽车保有量的不断增加,消费者对电池安全性的要求也越来越高。固态电池凭借其卓越的安全性,无疑为新能源汽车行业注入了一剂 “强心针”,满足了市场对电池安全的迫切需求,这也是它在当下被大力推广的重要原因之一。

政策东风,助力起航

在 “双碳” 目标的引领下,新能源汽车作为实现节能减排的重要一环,受到了国家的高度重视。而固态电池作为新能源汽车的关键核心技术,也迎来了前所未有的政策机遇。

2024 年 1 月 4 日,国家发改委、国家能源局、工信部及国家市场监督管理总局联合发布《关于加强新能源汽车与电网融合互动的实施意见》 ,提出建立健全车网互动资源聚合参与需求侧管理以及市场交易机制,优化完善辅助服务机制,丰富交易品种,扩大参与范围,提高车网互动资源参与需求响应的频次和规模,探索各类充换电设施作为灵活性资源聚合参与现货市场、绿证交易、碳交易的实施路径。这一政策的出台,为新能源汽车与电网的融合互动指明了方向,也为固态电池的发展提供了更广阔的应用场景。因为固态电池具有更高的能量密度和安全性,能够更好地满足车网互动对电池性能的要求,所以在政策的推动下,固态电池在新能源汽车领域的应用将更加广泛。

2023 年 1 月,工信部、教育部、科技部、人民银行、银保监会、能源局联合发布《关于推动能源电子产业发展的指导意见》 ,提出开发安全经济的新型储能电池,加强新型储能电池产业化技术攻关,推进先进储能技术及产品规模化应用,加快研发固态电池,加强固态电池标准体系研究。这一系列举措,从研发、产业化到标准体系建设,全方位为固态电池的发展提供了政策支持和保障。在政策的引导下,企业和科研机构纷纷加大对固态电池的研发投入,推动固态电池技术不断创新和突破。

除了国家层面的政策支持,地方政府也积极响应,出台了一系列配套政策,鼓励企业在固态电池领域进行研发和生产。比如,一些地方政府设立了专项产业基金,对固态电池项目给予资金支持;还有一些地方政府为固态电池企业提供土地、税收等方面的优惠政策,吸引企业落地生根 。这些政策的出台,形成了强大的政策合力,为固态电池的发展营造了良好的政策环境,推动固态电池产业快速发展。

市场需求,强大拉力

随着全球对环境保护和可持续发展的关注度不断提高,新能源汽车市场呈现出爆发式增长。据国际能源署(IEA)数据显示,2023 年全球新能源汽车销量达到 1400 万辆,较 2022 年增长 35% ,中国作为全球最大的新能源汽车市场,2023 年销量达到 949.5 万辆,占全球市场份额的 67.8% 。欧洲和美国等地区的新能源汽车市场也在快速扩张,欧洲 2023 年新能源汽车销量为 382 万辆,美国则达到 210 万辆。预计到 2030 年,全球新能源汽车销量有望突破 5000 万辆,市场规模将进一步扩大。

在新能源汽车市场蓬勃发展的背后,消费者对于车辆性能的要求也越来越高。续航里程、充电速度和安全性成为了消费者购买新能源汽车时最为关注的因素。根据市场调研机构 J.D. Power 的调查,超过 80% 的消费者表示,续航里程是他们购买新能源汽车时的首要考虑因素。他们希望新能源汽车能够拥有更长的续航,以满足日常通勤和长途出行的需求。同时,消费者对于充电速度也有着迫切的需求,希望能够像加油一样快速完成充电,节省时间。此外,随着新能源汽车保有量的增加,安全问题也日益受到关注,消费者对于电池的安全性提出了更高的要求,希望能够避免电池起火、爆炸等安全事故的发生。

固态电池凭借其高能量密度、高安全性、快充性能和长循环寿命等优势,正好契合了市场的需求。在高能量密度方面,固态电池能够大幅提升新能源汽车的续航里程,满足消费者对长续航的需求;高安全性则有效降低了电池起火、爆炸等安全事故的风险,让消费者更加放心;快充性能可以实现快速充电,节省充电时间,提高使用便利性;长循环寿命则降低了电池更换成本,提高了电池的经济性。

正是因为固态电池具备这些优势,众多车企和电池厂商纷纷布局固态电池领域。在车企方面,丰田计划在 2025 年推出搭载固态电池的混合动力汽车,并在 2030 年实现固态电池在纯电动汽车上的大规模应用;宝马也宣布与多家电池企业合作,共同研发固态电池技术,预计在 2025 - 2027 年推出搭载固态电池的车型。国内车企同样积极,广汽集团计划在 2026 年完成全固态电池开发,并首先搭载于昊铂车型;上汽集团则表示,全固态电池将于 2025 年在上汽自主品牌实现规模搭载,于 2026 年实现量产。

电池厂商也不甘落后,宁德时代、国轩高科、赣锋锂业等企业都在固态电池研发上投入了大量资源。宁德时代首席科学家吴凯表示,全固态电池的成熟度指标若用 1 - 9 数字表示,宁德时代目前在 4 的水平,目标是 2027 年到 7 - 8 的水平,预计到 2027 年实现全固态电池小批量生产;国轩高科发布了全固态电池金石电池,其能量密度达到 350Wh/kg,预计 2027 年实现全固态电池小批量上车实验,2030 年实现量产 。

随着众多车企和电池厂商的积极布局,固态电池的产业化进程不断加速。市场研究机构预测,到 2025 年,全球固态电池市场规模将达到 50 亿美元,到 2030 年,这一数字有望突破 500 亿美元,市场前景十分广阔。

未来展望

固态电池的推出,是新能源汽车行业发展的必然选择。它就像是一把 “万能钥匙”,精准地解决了新能源汽车当前面临的续航焦虑、充电时长和安全隐患等诸多痛点,为新能源汽车的发展开辟了一条崭新的道路。同时,固态电池的发展也符合国家的政策导向,在 “双碳” 目标的引领下,得到了国家和地方政府的大力支持,为其产业化发展提供了坚实的政策保障。而市场需求的强大拉力,更是推动固态电池不断向前发展的重要动力。消费者对新能源汽车性能的高要求,以及车企和电池厂商的积极布局,都让固态电池在市场上的前景一片光明。

展望未来,随着技术的不断进步和成本的逐渐降低,固态电池不仅将在新能源汽车领域得到广泛应用,成为新能源汽车的主流动力源,推动新能源汽车行业迈向新的发展阶段;还将在储能、智能穿戴、无人机等其他领域展现出巨大的应用潜力,为这些领域的发展注入新的活力,助力全球能源转型和可持续发展目标的实现。让我们共同期待固态电池时代的到来,见证新能源领域的这场伟大变革!

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小俞涉

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