“有没有一种液体,加注5分钟,续航800km”这句话如今已经成为了调侃电动车的常用语。新能源汽车发展10年过去了,只不过似乎还是老样子,充电慢的痛点却始终没有得到彻底解决。
而事实上,近年来,电池技术的突破并不少,比如经常会听到的,被会为电动车终极解决方案的固态电池,续航轻轻松松超1000km。然而,除了固态电池以外,其实还有不少极具发展前景的电池技术正在发展中,充电5分钟,续航2000km都不是梦,下面一起来看看。
固态电池/半固态电池
所谓的固态电池实际上是将电池中的液态电解质换成固态电解质。
近年来电动汽车自燃事故频发,其主要原因就是液态电解质过热被点燃,最终导致电池起火。而固态电解质则完全避免了液态电解质的缺点,具备超安全、超高能量密度的特点。
固态电解质的工作电压能够达到5V,而电解液只能在4V左右,这意味着,固态电池的能量密度能够大幅提升,并且能取代电解液和隔膜,同时与金属锂负极结合,实现高度集成化。理论上重量能量密度的500Wh/kg,体积能量密度最大1000Wh/L,而目前液态电池的能量密度大多还停留在250Wh/kg以内。同时固态电池的循环寿命超5000次(液态约3000次),能够达到1000km起步续航水平。
相比固态电池的姗姗来迟,半固态电池近年来已经在装车量产验证中了,东风旗下已有两款搭载半固态电池车型,但其电池性能相较于目前液态电池而言并不具备优势。蔚来
ET7可搭载卫蓝新能源研发的360Wh/kg电芯,续航可突破1000公里。赛力斯SERES5搭载赣锋锂业第一代固态电池,能量密度为260Wh/kg。上汽、长安、广汽、北汽等车企也都推出了半固态电池的装车计划。
锂硫电池
锂硫电池是以硫单质作为电池正极的的一种锂电池,但与一般锂电池通过锂离子脱嵌实现充放电不同,锂硫电池是以电化学转化反应为基础,同时也是能够更轻松实现全固态电池形态的一种电池类型。
锂硫电池的能量密度很高,理论比容量可以超过2600Wh/kg,所以在同续航里程的车型上,电池能做得非常轻巧。
其次就是充电快,通过多硫化物浓度的平衡就能大幅度提升电池的充电效率。据说能做到充电5分钟,续航2000km,比油车更有优势。
还有就是成本低,锂硫电池中的硫元素在地球中的含量极为丰富,价格便宜,同时也没有钴、锰、镍等重金属污染,而且低温性能表现稳定,能够在-50℃至-40℃之间稳定充放电。
但相对来说锂硫电池的缺陷也很明显,高倍率放电能力较弱,容易出现虚电现象,电池容量衰减快,电池损坏几率更大。不过对于这些缺点目前也有相应的解决方案。
关于锂硫电池的最新进展,国内中科院金属研究所与新金路集团合作研发石墨烯锂硫电池,中核钛白占股公司与江苏合志新能源生产锂硫电池,中科院宁波材料所和赣锋锂业合作开发锂硫电池等。锂硫电池技术已具备可普及的成熟度,可以进行一定程度的产业化推广。
海外方面已经验证了锂硫电池在消费电子领域的应用,据小道消息称,丰田计划在2027年左右推出搭载锂硫电池的车型。
钠离子电池
钠离子电池被视为电车价格战的终结者,相对于锂离子电池,其最大的优势是便宜,成本低。因为钠元素是地壳含量第六高的元素,地壳丰度高达2.30%,是锂元素的数倍,且全球各地分布均匀,我国可实现自主可控。
钠离子电池在-40℃至 80℃之间可正常工作,同时具有出众的倍率性能。宁德时代的第一代钠离子电池在常温下充电15分钟可达80%电量,中科海钠制造的钠离子电池12min充至 90%,充电速度高于锂离子电池和铅酸电池。
另外钠离子电池在所有安全项目测试中,均未发现起火爆炸等锂电常出现的热失控现象,安全性更好。
但相对来说,能量密度较低是钠离子电池一大缺陷,目前应用场景主要集中在如电动二轮车、电动三轮车、低速四轮车等能量密度要求不高的产品上。不过得益于倍率性能,未来可能会在A0级的城市通勤小车上广泛应用。
无论是锂硫电池还是钠电池,都拥有着非常广阔的市场前景,但短时间内让那个存在诸多挑战和问题,距离装车量产,还有很长的一段路要走。但既然方向是正确的,只要不断提出解决方案,消除缺陷之后必然会广泛普及,届时新能源车市场又会迎来新的变革,燃油车的时代也将一去不复返。
结论:
在过去的十年里,新能源汽车的发展取得了显著的进步,但是电池技术的问题仍然是困扰行业的一大难题。其中,固态电池的续航时间长、充电速度快成为行业的热门话题。然而,相比于其他类型的电池,固态电池的成本更高、性能不稳定等问题尚未得到有效解决。
虽然固态电池还在发展的初级阶段,但是研究人员已经发现了许多潜在的应用场景。例如,固态电池的应用已经涉及到电动汽车、无人机、智能电网等多个领域。此外,固态电池也有可能被用于替代传统的锂离子电池,从而推动电动车的商业化进程。
尽管固态电池的发展还面临一些挑战,但是考虑到其巨大的发展潜力,相信会在不久的将来实现大规模的应用。而且随着技术的进步,固态电池的成本将会逐步降低,性能也会得到进一步提升。因此,我认为固态电池将是未来的主流电池类型之一。
而对于钠离子电池,其可能在A0级的城市通勤小车上得到广泛应用,这无疑会给这个行业带来很大的推动力。同时,钠离子电池的安全性也是我们需要关注的重要问题。总的来说,我相信在未来几年内,固态电池和钠离子电池将会有更深入的发展,从而改变我们的出行方式,推动新能源汽车市场的繁荣。