动察:锂离子电池已经“见顶”,固态电池是下一个技术风口

电池技能的又一次革新行将到来,将对新动力轿车职业带来巨大的影响,咱们有必要了解下这个行将到来的技能革新。

下一代 BMW 电动轿车有望到达 620 英里的续航路程,约等于1000公里、更快的充电速度以及可显着削减碳排放的更廉价的出产过程——与轿车职业的其他产品相同,所有这些都选用锂离子电动轿车电池。

BMW 自己的尖端电池工程师以为,现有技能道路的日子现已寥寥无几了,假如不在混合物中增加“改动游戏规则”的东西,比方硅,咱们或许现已挨近现在所能做到的极限了。但他信任锂离子电池在未来许多年内仍将在广泛范围内坚持职业标准。

宝马行将推出的 Gen6的动力、功能和寿数技能负责人 Simon Erhard 表明:“从能量密度的视点来看,我以为咱们正面临着工业化运用中最佳的锂离子电池化学技能标准”,“我以为它现已到达高峰。”Erhard 以为,电池开发的“下一件大事”很或许是固态电池。他说,宝马最近在慕尼黑开设的电池制作才能中心正在研讨和开发这项技能,由于它与欧洲顶尖的学术人才协作,环绕电池开发树立一个简直相似迷你硅谷的网络。

此外,宝马和福特是总部坐落科罗拉多州的 Solid Power 的两个首要投资者之一,该公司的方针是成为第一家将这项技能商业化的公司——这意味着出产轿车运用中的第一批固态电池或许在福特或宝马。许多其他轿车制作商也在研讨这项技能,包含通用轿车、本田、群众、现代和丰田。

未来几年,宝马将推出迄今为止最大规划的电动轿车阵型,在专用电动轿车平台上推出一系列新车型,由其第六代电池供给动力,这些电池运用圆柱形电池,并在全球多家工厂出产。但这些 Gen6 电池将运用锂离子电池,宝马以为这种状况不会很快改动。

固态电池是一项许诺已久但推迟已久的技能,与锂离子电池比较,它能够为更小的封装带来更高的能量密度,这意味着轿车或许会制作出更轻的分量和更少的电池占用空间底盘或动力组。简而言之,他们运用固体资料作为电池内部的电解质,而不是像传统锂离子电池那样的液体资料。其他显着的长处包含更短的充电时刻、更高的可靠性,或许最重要的是,更高的安全性——固态电池远没有当时产品易燃,因而不会产生更具破坏性的、成为头条新闻的电动轿车火灾。固态电池也在阳极运用锂金属而不是较重的碳石墨。

凭仗这些优势,固态电池有时被描绘为“圣杯”,但事实证明,维护它们的尽力相同具有挑战性。他们现已看到了多年的延误,但仍然与飞翔轿车相同,总是“只要几年的时刻”。Erhard 表明,整个职业的一些延误是由于锂离子没有充分发挥其潜力,尽管他们的确信任 Gen6 电池现在便是这种状况。事实上,轿车职业的大部分研制作业都环绕着完善和扩展锂离子电池。

Erhard 说,尽管工程师总是能够对当时的锂离子电池进行各种改动以影响续航路程、化学性质和寿数,但要扩展此类改善的难度越来越大——这正是像宝马这样的轿车制作商需求以具有本钱效益的方法完成其积极进取的方针电动轿车出售和脱碳方针。

“假如你想将一个平衡杰出的体系大规划推向商场,我以为它现在正处于最佳时刻。”Erhard 说。Erhard 表明,现在,关于道路上的宝马和行将推出的“Neue Klasse”电动轿车,该轿车制作商仍专心于锂离子电池。但他以为这或许会在未来十年内产生变化。

“假定 10 年,粗略地说,那会满是用固态电池,”Erhard 说。“可是现在,假定在未来三到五到八年内,咱们将依靠锂离子电池技能。然后,假定从 2030 年开端,从咱们的视点来看,将会有一种可操作的全固态电池。”Erhard 说,这是否意味着某种方式的演示原型或更大规划的量产现在尚不清楚。“要使固态工业化并为大商场运用做好​​预备,这需求时刻,”他说。

另一方面,并不是只要宝马在霸占固态电池技能。法国轿车制作商雷诺和欧洲航空航天制作商空客签署了一项研制协议,旨在进步电动轿车和未来混合动力飞机所用电池的能量密度。终究,两边的方针是到 2030 年完成出产安排妥当的固态电池设置。换句话说,雷诺将获益于空客工程师在极轻、极强资料范畴的专业知识,而空客将运用雷诺集团在电池办理体系方面的专业知识。

“在雷诺集团,咱们在电动轿车价值链方面 10 年的经历为咱们供给了来自该范畴的一些最激烈的反应以及电池办理体系功能方面的专业知识。在创新和削减碳脚印的相同大志的推进下,咱们的工程团队正在与空中客车的工程团队进行沟通,以交融横向技能,使混合动力飞机能够运转并开发未来的车辆,”雷诺集团工程履行副总裁Gilles Le Borgne 表明。

这家轿车制作商和航空航天制作商都设定了到 2050 年完成净零排放的方针,该协议将加快新技能的开发,使他们能够完成方针。固态电池的研讨在成为群众商场轿车的可行挑选之前还有很长的路要走,但该范畴现已有一些前驱。三星正在为此制作一个全新的工厂, Solid Power 现已具有一条固态电池的自动化实验出产线,日产正在日本出产其层压电池的原型,终究将在 2028 年出产电动轿车。

全固态电池相关于锂离子电池的首要优势之一是它们能够在相同的占地面积中存储更多的能量。例如,雷诺当时的 Megane E-Tech EV 能够订货 60kWh 电池组,这使得跨界车的最大续航路程为 280 英里。运用物理尺度相同的固态电池,能够在不影响分量的状况下将续航路程增加一倍。固态电池的另一个长处是它们的充电速度比锂离子电池快,由于它们在高温下愈加安稳,然后降低了火灾危险。

当然,我国也有不少固态电池玩家。2021年4月,长城轿车旗下的蜂巢动力宣告方案2025年在量产车上运用演示能量密度达350-500Wh/kg的固态电池。2021年5月,宁德年代对表面在固态电池研制方面深耕多年后,公司现已能够做出固态电池样品。不过这些技能探究还需求时刻老练。

所以,在不久的未来,固态电池将进入到电动轿车的核心技能中,新动力车将愈加遍及和高效,咱们将坚持重视。

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