這個(gè)問(wèn)題其實(shí)要分開(kāi)的兩部分回答,在討論它能不能取代目前最主流的鋰電池之前,我們應(yīng)該先弄清楚,什么是固態(tài)電池。顧名思義,固態(tài)電池也就是說(shuō)電池內(nèi)部物質(zhì)不以液體或氣體的形式存在,而是全部為固體形式。目前市面上最為常見(jiàn)的鋰電池內(nèi)部組成部分包括正極、負(fù)極、隔膜、電解液、結(jié)構(gòu)殼體等,而其中要讓電流在電池內(nèi)部傳導(dǎo)主要依靠電解液。而固態(tài)電池則是把這里面的隔膜和電解液更換為固態(tài)的電解質(zhì)材料。這里需要注明,大家討論的固態(tài)電池其實(shí)大部分是全固態(tài)鋰離子電池和全固態(tài)金屬鋰電池,但由于固態(tài)電解質(zhì)與不同的新型高比能電極體系(如鋰硫體系、金屬-空氣體系等)具有廣泛適配性,所以固態(tài)電池也包括了全固態(tài)鋰硫電池等。對(duì)于電池行業(yè)來(lái)說(shuō),固態(tài)電池并不是一個(gè)陌生概念了。早在2012年蘋(píng)果公司就已經(jīng)開(kāi)始了全固態(tài)電池技術(shù)的專利布局,隨后包括豐田在內(nèi)的一些知名廠
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優(yōu)惠政策)也在這個(gè)領(lǐng)域有所投入,去年底,電池行業(yè)的巨頭日立公司也表示已經(jīng)完成了固態(tài)電池的研發(fā),在未來(lái)三年量產(chǎn)上市;而豐田則在研發(fā)它的首款采用固態(tài)電池的純電動(dòng)汽車。大概明白了固態(tài)電池的技術(shù)原理之后,我們不妨分析一下,它在未來(lái)能否取代鋰電池,成為新一代的主流電池技術(shù)?必須指出的是,鋰電池雖然是目前最主流的技術(shù)之一,但它始終存在能量密度低、安全級(jí)別不高的問(wèn)題。目前純電動(dòng)汽車無(wú)法大范圍普及,最主要的一個(gè)原因是鋰電池的能量密度降低,制約了續(xù)航
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優(yōu)惠政策)的提升,再者即便是大量使用了快充技術(shù),鋰電池的充電時(shí)間也是有瓶頸的,無(wú)法徹底達(dá)到消費(fèi)者的期許。而由于鋰電池采用的電解液傳導(dǎo)的架構(gòu),存在造成短路引燃、離子濃度差增大電池內(nèi)阻、電極材料持續(xù)消耗等問(wèn)題。另一方面,鋰離子電池在40 度以上的高溫下壽命會(huì)急劇縮短,安全性能受到極大影響,因此鋰離子電池的熱管理至關(guān)重要。比起鋰電池,固態(tài)電池似乎有著不可取代的優(yōu)勢(shì)。第一, 由于固態(tài)電池內(nèi)部所有材質(zhì)都由固態(tài)形式存在,穩(wěn)定性與安全性更好;第二,固態(tài)電池具更高的離子電導(dǎo)率和機(jī)械強(qiáng)度,因此可以實(shí)現(xiàn)更高的能量密度。固態(tài)電池的能量密度一般是鋰電池的兩倍,這直接決定了純電動(dòng)汽車的續(xù)航里程,如果說(shuō)目前鋰電池的純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航瓶頸只在500公里左右,那么采用了固態(tài)電池的純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航焦慮基本能徹底解決。比如美國(guó)菲斯科公司就曾經(jīng)公布了一項(xiàng)固態(tài)電池技術(shù):續(xù)航804公里,充電只需要1分鐘。第三,固態(tài)電池由于可以做到更小更輕的體積,同時(shí)能夠根據(jù)需求調(diào)整電池的形狀,因此在純電動(dòng)汽車的電池布局上可以做到更靈活,不至于侵占太多的車內(nèi)空間,車身重量的問(wèn)題也能得到解決。這樣看來(lái),固態(tài)電池已經(jīng)有了全面取代鋰電池的潛質(zhì)。不過(guò),固態(tài)電池同樣有著繞不開(kāi)的缺點(diǎn):現(xiàn)階段固態(tài)電池的成本依然高昂,而且生產(chǎn)速度慢,由于目前固態(tài)電池仍在研發(fā)階段,大規(guī)模的商業(yè)化生產(chǎn)在短期內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)。而更重要的是,雖然固態(tài)電池的充電時(shí)間將會(huì)比鋰電池縮減一倍,但由于固態(tài)電池的性能受溫度影響,常規(guī)狀態(tài)下難以實(shí)現(xiàn)快充功能。因此,可以認(rèn)為固態(tài)電池是未來(lái)電池技術(shù)發(fā)展的一個(gè)必然方向,但要全面取代鋰電池,還需一段長(zhǎng)時(shí)間的努力和驗(yàn)證。
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