最近新能源圈出了個實打實的大事——國內首條大容量全固態電池產線已經建成,現在正忙著小批量測試生產。這可不是實驗室里的概念技術,而是真真切切能落地的生產線,意味著用不了幾年,咱們開的電動車可能真能輕松跑過1000公里,冬天怕冷、充電慢、擔心安全的問題,說不定也能一起解決。
可能有人會問,全固態電池到底是啥?和現在電動車用的電池有啥不一樣?咱們用大白話講清楚,不用繞那些專業術語。現在市面上的電動車,裝的基本都是傳統液態鋰電池,里面有不少液態電解液。這東西就像“雙刃劍”,能讓電池儲電放電,但有個大問題——易燃易爆,萬一電池短路、碰撞或者過充,容易發生熱失控,也就是咱們常聽說的起火風險。而且液態電池的能量密度快到頂了,想再提高續航,只能靠多加電池,結果就是車變重、成本也上去了。
全固態電池就不一樣了,它把里面的液態電解液全換成了固態物質,相當于把“易燃液體”換成了“安全固體”。這一個改變,直接解決了傳統電池的兩大痛點:安全性和續航能力。從安全上說,固態電解質耐熱性特別強,能承受三四百攝氏度的高溫,而傳統液態電解液一百多攝氏度就可能出問題,所以全固態電池基本不用擔心漏液、起火的情況,就算發生碰撞,風險也大大降低。
從續航上看,全固態電池的能量密度直接翻倍。現在好點的傳統鋰電池,能量密度大概在300Wh/kg左右,而這次新產線做出來的全固態電池,能量密度能到500Wh/kg以上。簡單說,同樣大小、同樣重量的電池包,全固態的儲電量差不多是傳統電池的兩倍。現在續航500公里的電動車,換上這種電池,輕松就能跑到1000公里,完全趕上甚至超過燃油車的續航水平。
還有個關鍵區別是生產工藝。傳統液態電池做負極,得經過原漿、涂布、滾壓三道工序,又費時間又費能耗。而新產線用的是干法工藝,直接把這三道工序合成一道,不僅效率提高了,還能讓電池的面容量從不到5毫安時每平方厘米,提升到7.7毫安時每平方厘米,這也是續航能大幅提升的重要原因。
可能有人會混淆“全固態”和“半固態”,這里得說清楚,別被概念忽悠了。現在有些車企已經推出了搭載半固態電池的車型,比如蔚來的部分車型,續航確實能到1000公里左右,但半固態電池其實是“過渡產品”——里面還有少量液態電解液,本質上還是傳統電池的升級款,不是真正的全固態。
打個形象的比方,傳統液態鋰電池像“一罐汽油”,能量足但危險;半固態電池像“濕透的海綿”,比汽油安全,能量也比干海綿高,是個不錯的過渡;而全固態電池就像“超級堅固的壓縮餅干”,又安全又能扛餓(儲電多),但制作難度和成本也更高。這次國內首條全固態產線建成,意味著我們跳過了部分過渡階段,直接向終極電池技術發起沖刺,這在全球范圍內都是領先的。
這條產線的建成,背后其實是兩大核心技術的突破,少了哪一個都不行。第一個是剛才說的固態電解質材料,這是全固態電池的“核心機密”。國內的研發團隊搞出了自主知識產權的固態電解質,不僅解決了導電性的問題,還能和電極材料完美適配,不會出現“固體和固體接觸不良”的情況。要知道,固-固界面阻抗大,一直是全固態電池的技術難題,離子在固體里“穿梭”不容易,現在這個問題終于有了突破,才能實現批量生產。
第二個突破是量產工藝的落地。實驗室里做出一塊全固態電池不難,但要建成能批量生產的產線,難度完全不是一個量級。比如硫化物類型的固態電解質,化學性質特別活潑,一碰到空氣里的水分、氧氣就會反應,生成腐蝕性氣體,所以生產過程必須在完全無水無氧的環境下進行,對設備和車間的要求極高。這次新產線能實現60安時以上車規級全固態電池的小批量生產,說明我們已經解決了這些工藝難題,具備了產業化的基礎。
不過也得客觀說,全固態電池要真正普及,還有兩道坎要邁:成本和技術完善。現在全固態電池的成本還很高,大概是傳統液態電池的3-5倍。為啥這么貴?一方面是材料貴,比如固態電解質、鋰金屬負極這些材料,目前產量少,價格自然降不下來;另一方面是生產工藝復雜,新設備、新技術的投入都得攤到成本里。
但大家不用太擔心,任何新技術都是從貴到便宜的過程。就像現在的鋰電池,十年前的成本是現在的十幾倍,隨著生產規模擴大、工藝成熟,價格會慢慢降下來。中科院預測,等全固態電池實現規模化量產之后,成本會比現在的高端鋰電池還低20%,到時候普通消費者也能買得起。
另一個問題是技術完善,比如循環壽命和低溫性能。現在傳統鋰電池能循環充放電1000-2000次,全固態電池的循環壽命還需要進一步提升,畢竟誰也不想用幾年就換電池。還有低溫環境下的性能,雖然固態電池比傳統電池表現好,但在極寒地區,離子傳導速度還是會變慢,可能影響續航和充電速度,這部分還需要繼續優化。