鉅大LARGE | 點擊量：920次 | 2019年02月19日
固態電池能在燃油車即將落幕鋰電池乘勢而起的情況下來分一杯羹嗎
日前，有媒體從美國媒體Motor1獲悉，豐田將推出一款全新電動車，配備目前正在研發的全固態電池，這款固態電池可大幅提升全新電動車的續航里程，并且縮短充電時間。這款新固態電池電動車預計將于2022年正式上市。
無論是出于政策的支持，還是滿足環保法規的考慮，抑或是因為資本的青睞，純電動汽車的普及都已成為未來的必然趨勢。主流汽車廠商已經表態，2020年之后純電動汽車將會成為主流，燃油汽車則逐漸淡出歷史舞臺。
當然，即便這一切終將成為事實，但從目前整個汽車行業的發展來看，純電動要成為主流尚需時日，主要原因無非幾方面：成本高、充電難、續航里程和充電時間局限。所以，目前似乎混合動力技術更適合形勢。不過，一直主打混動領域的豐田已經計劃進軍純電動市場，并計劃要靠一塊“固態電池”鬧一場革命，那么這塊固態電池到底有什么魔力呢？今天小編帶大家看看吧！
目前無論是數碼電子還是汽車行業，鋰電池都是最主流的技術之一，然而鋰電池始終避不開安全問題，尤其在汽車領域，鋰電池的散熱問題需要嚴格的熱管理系統加以規避。其次，目前純電動汽車無法大范圍普及，最主要的一個原因是鋰電池的能量密度降低，制約了續航里程的提升，再者即便是大量使用了快充技術，鋰電池的充電時間也是有瓶頸的，無法徹底達到消費者的期許。
比起鋰電池，固態電池似乎有著不可取代的優勢
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
第一，固態電池里沒有氣體、沒有液體，所有材料都以固態形式存在，與鋰電池相比穩定性與安全性更好；固態電池本身高安全性、高溫穩定性、可能達到的柔性等其它多功能特性；
第二，固態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汽車的續航里程，如果說目前鋰電池的純電動汽車續航瓶頸只在500公里左右，那么采用了固態電池的純電動汽車續航焦慮基本能徹底解決；
第三，固態電池體積更小、更輕薄，而且可以根據需求調整電池的形狀，如此一來，純電動汽車的電池布局可以更靈活，也不會過分侵占車內空間，車身重量的問題隨之得到解決；
固態電池能量密度更高、安全性更高、不會在高溫下發生副反應、同時也不必設計像三元鋰電池那么復雜的熱管理系統，可以節約成本同時降低重量。一個簡單的對比：特斯拉-松下生產的85kWh電池組質量達到了900kg，而固態電池創業公司SeeoInc相同容量的電池組重量只有323kg。
固態電池發展仍需時間
這似乎聽起來很美好，甚至會成為純電動汽車領域的未來之星。但固態電池同樣有著繞不開的缺點：
一、固態電解質電導率總體偏低導致了其倍率性能整體偏低，內阻較大，充電速度慢。
二、現階段固態電池的成本依然高昂，而且生產速度慢，過去幾年固態電池受限于容量，更多的只能應用在小型電子產品里。
這也是為什么特斯拉和松下要孜孜不倦的搗鼓三元鋰電池，還吸引寧德時代、比亞迪、LG化學和三星SDI這些主流動力電池玩家紛紛加入三元鋰電池研發陣列的原因。
總而言之，固態電池的發展還處于早期階段，上面的數據和特性都帶有實驗性質，距離商業化還有一段路要走。下面這張圖是固態電池和鋰電池等近十年來國內專利申請量對比：
從圖中便可看到，固態電池與鋰電池之間的差距，雖說如此，固態電池商業化的攔路虎是成本過高，隨著資本和技術研發的投入不斷加大，成本也會一路下降至可商業化的水平。三元鋰電池就是一個例子，2008年，特斯拉電動跑車Roadster搭載的電池組成本高達1200美元/kWh，到2016年，特斯拉電池組成本已經下降至190美元/kWh。
在固態離子學中，固態電池是一種使用固體電極和固體電解液的電池。固態電池一般功率密度較低，能量密度較高。由于固態電池的功率重量比較高，所以它是電動汽車很理想的電池。
專家預測，2020年固態電池技術研發有望取得突破性進展，在成本、能量密度和生產過程等方面進一步趕超鋰離子電池技術。2030年，鋰離子電池將不再是電動汽車電池主流，但其在某些電子原件領域仍有一席之地。
“如果能量密度進一步提高，大于500瓦時/公斤的話，從現在開始就要考慮固態鋰電池，以及鋰空氣電池、鋰硫電池等新的電化學體系探索研究”，中國工程院院士陳立泉在談到電池的未來發展時也如此表示。電動汽車產業中長期發展需要進行技術儲備，固態電池有望成為我國下一代車用動力電池的重要技術路線。
未來的技術路線為何會是固態電池？
當今占據技術主流的是鋰離子電池，但是從長期來看，固態電池或許更能滿足人們對高能量和高安全性的現實需求。
工作原理上，固態鋰電池和傳統的鋰電池并無區別。傳統的液態鋰電池被稱為“搖椅式電池”，搖椅的兩端為電池的正負兩極，中間為液態電解質。鋰離子像一個運動員，在搖椅兩端來回奔跑，鋰離子從正極到負極再到正極的運動過程中，電池的充放電過程就完成了。而固態電池只不過其電解質為固態，具有的密度以及結構可以讓更多帶電離子聚集在一端，傳導更大的電流，進而提升電池容量。
固態電池有很多優勢，發展前景值得期待。其中，兩個最明顯的優勢就是能量密度更高，運行更安全。使用了全固態電解質后，鋰離子電池可以不必使用嵌鋰的石墨負極，而是直接使用金屬鋰來做負極，這樣可以大大減輕負極材料的用量，使得整個電池的能量密度有明顯提高。
現在許多實驗室中，都已經可以小規模批量試制出能量密度為300-400Wh/kg的全固態電池。固態電池在大電流下工作不會因出現鋰枝晶而刺破隔膜導致短路，不會在高溫下發生副反應，不會因產生氣體而發生燃燒，因此，安全性被認為是固態電池發展的最根本驅動力之一。
當然，現今技術日新月異，發展迅速，固態電池可能是未來電池技術的發展方向之一，但也不能說固態電池就是最好的。此外比如燃料電池、超級電容器、鋁空氣電池、鎂電池等，在理念上都有較大的發展空間，而最終，要看哪種路線發展更快、更接地氣，更能在商業化的規模和成本方面達到完美的平衡點。要達到完美的平衡點，首先，使用的材料必須不能是高成本且稀有的。其次，要在各個行業和領域都有實現大規模應用的可能。
從理論的提出時間來看，固態電池并不是一個新的概念，但多年來，研發上的進展并沒有想象那么快速。韓國三星的一位技術人員認為，即便最終能做到成本上的降低，電池從實驗室到最終的量產也需要不短的時間。正如液態鋰電池，在上世紀70年代，相關的理念和實驗認證就在齊頭并進地推進，但真正大規模的使用，已經是20世紀末了。
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