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專利固態電池

提到電動車,人們總會認為是過去二三十年的產物。其實它已經存在了100多年了,出現的時間比燃油車還要早。早在19世紀中期,就出現了使用鉛酸電池的電動汽車。從目前來看,很難找到任何壹個行業像電動車壹樣,在100年前快速爆發,卻逐漸衰落。?

雖然電動汽車已經有百年歷史,但是在21世紀之前,由於電池技術和科技水平的限制,電動汽車始終沒有掀起大的波瀾。直到21世紀初,電池技術取得突破,各國開始大規模應用電動汽車。這個階段電池密度提高,電動車續航水平提升很快,電機的動力性能也不弱於壹些低排量燃油車。?

純電動汽車經過幾年的發展,逐漸呈現出品牌化、規模化的趨勢。這些都是影響人們購車的主要因素。目前研發生產純電動汽車的品牌不在少數。幾乎所有的汽車品牌都想和新能源掛鉤,甚至保時捷也推出了自己的純電動超跑。?

雖然很多純電動汽車的續航裏程可以達到500km以上,但目前人們快節奏的生活方式以及受電池和充電技術的限制,壹直是電動車車主最頭疼的問題,因此研發新型電池成為各大車企下壹階段的終極目標。電池技術進步到什麽程度,新能源革命就推進到哪壹步,這是未來新能源革命的第壹推動力。?

目前燃油車續航裏程大多在600km左右。電動汽車要達到這個標準,現有電池系統的能量密度要提高壹倍半,從壹般的160wh/kg提高到400wh/kg,這是電動汽車完全替代燃油汽車的開始。這個指標意味著續航600km,80 kWh,總重約200kg。現在這個體重大概在450-550kg。?

但目前主流的汽車電池,無論是磷酸鐵鋰電池還是三元鋰離子電池,都是液體電解質的鋰離子電池,理論最大能量密度為350wh/kg。如果加上各種電池管理系統,整個系統可以達到300wh/kg,基本是極限了。?

所以要解決電池的能量密度問題,消除裏程焦慮,最終的解決方案壹定是固態電池。

固態電池是壹種電池技術。與常用的鋰離子電池和鋰離子聚合物電池不同,固態電池是使用固體電極和固體電解質的電池。因為科學界認為鋰離子電池已經到了極限,所以近年來固態電池被認為是可以繼承鋰離子電池地位的電池。固態鋰電池技術利用鋰和鈉組成的玻璃化合物作為導電物質,替代了以往鋰電池的電解液,大大提高了鋰電池的能量密度。?

在生產固態電池電動汽車的競賽中,豐田似乎已經領先。日前,據日經新聞報道,日本汽車巨頭計劃於2021首次亮相。豐田在固態電池的專利數量上處於領先地位,擁有超過1000項與該技術相關的專利。?

近日,豐田展示了其在固態電池技術方面的成果,計劃於2021年推出搭載固態電池的原廠車型。

豐田原型車原計劃在2020年東京奧運會期間向公眾展示,但因疫情原因推遲至2021。根據測試得到的數據,豐田的固態電池原型機在充電速度上要比鋰離子電池好很多。零到充滿只需15分鐘,續航達到500公裏。

預計量產固態電瓶車續航裏程可達1000公裏,充電時間10分鐘。固態電池的老化程度較低。豐田的目標是在30年的使用壽命內保留90%的電池性能,讓固態電池汽車在整個生命周期內都有非常好的續航表現。

想必很多人都有疑問,這麽好的電池為什麽不量產?

主要是因為固態電池的生產還存在瓶頸。固態電池的關鍵是固態電解質材料,導致現階段固態?電池難以發展的主要原因是電解質材料沒有取得突破。現有的無機固體電解質和聚合物電解質材料都沒有高的離子電導率、機械強度和良好的加工性能。

為了幫助加快這壹技術的開發,日本政府正考慮將新設立的2萬億日元(654.38+092億美元)脫碳基金的壹部分用於在中國建設固態電池生產基礎設施。三井物產,汽油公司Idemitsu?Kosan和Sumitomo Chemical等工業企業正準備生產固體電解質。大眾表示,將在2025年前生產自己的固態電池,日產預計在2028年前生產固態電池原型。

國內車企在固態電池領域也取得了長足的進步。早在2017年,BAIC新能源就率先啟動了固態電池及車載匹配技術的研究,與國內外多家固態電池公司建立合作夥伴關系,開展技術交流,明確發展方向,找準固態電池研發難點,經過多輪方案叠代和反復測試,最終實現整車調試下線,從概念到樣品,從實驗室到試生產線,從臺架試驗。

近日,北汽藍谷在互動平臺上表示,公司固態電池研發項目已取得壹定階段性進展,正在開展車輛相關測試。

但是原型車充其量只能算是測試車,而不能算是量產車,也就是說所有的固態電池車都還處於測試開發階段。按照目前各品牌固態電池的研發進度,即使豐田最快用在量產車上,預計最早也要在10年之後。至於未來10年是否會有其他電池技術超車,固態電池未來的道路會如何,我們還不得而知。

本文來自車家作者汽車之家,不代表汽車之家立場。

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