固态电池“画饼”N年,为啥新车还用不上?揭秘“神仙难救”三大坑!
固态电池!车子能跑1000多公里,充电10分钟搞定!
这么多年过去了,市面上真正用上固态电池的车,没几个,而且还都是打了骨折的“半固态”!
固态电池就是把现在电池里那种液态的电解质换成了固态的。
电池有个硬指标叫“能量密度”,越高,同样重的电池存电越多。想提高这玩意儿,主要靠两招:用“能量高、电压猛”的电极材料。
先说“能量高”的。现在电池用的石墨负极,存电能力一般般。但要是换成锂电池的“梦中情人”——锂金属,那存电能力直接翻十倍!
“既然锂金属这么牛,为啥现在的电池不用它呢?” 原因:锂金属这哥们儿脾气太爆!充电的时候容易长出“锂枝晶”(小刺儿),长着长着,万一不小心把电池中间那层“隔离布”给捅破了,电池就得“短路”,搞不好还得“BOOM”!
那“能量高”的路子走不通,换成“电压猛”的材料行不行呢?咱手机电池上标的是“容量”,但电动车电池标的是“能量”。关系很简单:电池能量 = 电池容量 × 电池电压。所以,只要把单个电池的电压搞上去,整个电池包的能量密度自然就上去了。
现在常见的磷酸铁锂电池,正极电压大概3.6V,三元锂电池能到4.2V左右。所以你看,三元锂电池能量密度就占便宜。但你要想再往上提电压,液态电池又不行了!为啥?因为液态电解液有个“天花板”,理论上电压超了4.5V,它就自己“分解”了,还会产气,就是咱有时候看到的电池鼓包!
这时候,固态电池的“超能力”就显现出来了!它能完美驾驭前面说的“高能量”和“高电压”!
首先,固态电解质硬邦邦的,能挡住“锂枝晶”,所以固态电池就能放心大胆地用上锂金属负极!光这一项改进,就能把能量密度干到400W·h/kg!要知道,现在最好的液态三元锂也就255W·h/kg,差距老大了!
其次,固态电解质还更“耐操”,能扛住更高的电极电压!配上合适的“高电压”电极材料,能量密度甚至能冲到600W·h/kg!简直了!
安全性方面,固态电池也比液态电池强不少。液态电池里面又是电解液又是隔膜的,还都怕热,温度一高就容易“内讧”,短路、自燃。所以液态电池对散热要求特别高。
固态电池就不一样了,电解质是固态的,没有隔膜,也不怕高温短路。而且,固态电解质自己要到200℃以上才会分解产热,所以就算真“热失控”了,固态电池自燃的概率也低得多。关键是,就算烧起来,放出来的热量也比液态电池少多了。所以啊,等固态电池普及了,电动车自燃的新闻肯定能少一大截!
说了这么多固态电池的好处,那为啥它就是“难产”呢?难道现在的液态电池就没有一点优点吗?当然不是!液态电池能当“老大”这么多年,肯定有它的过人之处。
最重要的一点,就是充放电的“爽快劲儿”!咱们开电动车,不管是充电还是地板油加速,都要求电池能“给力”,也就是车企天天吹的3C、5C、10C充放电倍率。这背后啊,其实就是电池里锂离子在电解质里跑得快不快。有个指标叫“离子导电率”,越高,电池充放电就越猛。
在这方面,固态电池可就“拉胯”了。因为固态电解质本身“路况”不好,锂离子在里面跑起来特别费劲,所以目前固态电池的离子导电率,连液态电池的十分之一都不到!打个比方,液态电池能做到10C充电,固态电池连1C都悬!你想想,能量密度再高,充电得充一天,加速像老牛拉破车,这谁受得了?
除了“跑不快”,固态电池现阶段的“耐久度”(循环寿命)也不如液态电池。简单说,电池充放电的时候,电极会“胖了瘦,瘦了胖”,固态电解质跟电极贴得太紧,时间长了就容易被“晃悠”出裂纹,电池寿命自然就短了。现在液态的三元锂和磷酸铁锂,循环个1500次、2000次没啥问题。但计划量产的纯固态电池,也就700-800次。续航是长了,但电池不耐用,总换电池谁也顶不住啊!
也是最扎心的一点——贵!太TM贵了!据估算,固态电池的材料成本大概是1.5到2.5块钱一度电(W·h)。现在主流的磷酸铁锂,成本0.5块以下,三元锂也就0.6到0.7块。同样的电池容量,液态电池的材料成本连固态电池的一半都不到,甚至只有三分之一!这成本,谁也扛不住啊!
所以啊,综合性能和成本这些乱七八糟的原因,现在市面上那些所谓的“固态电池”车,其实都不是PPT里吹的“纯固态”,而是往固态电解质里掺了点电解液的“半固态电池”。液态电池里电解液占25%,半固态电池能把这比例降到5-10%。效果呢?也还行,像智己L6和蔚来ET7用的半固态电池,能量密度能到350W·h/kg,电池包轻松干到100度以上,宣传续航也都号称过1000公里了。
纯固态电池这玩意儿,听着香,但想吃到嘴里,还真不容易!目前来看,充电慢、寿命短、价格贵这“三座大山”还没完全搬走,所以想让它真正飞入寻常百姓家,估计还得再等等。相比之下呢,那种既能提点能量密度,又能在寿命、成本之间找找平衡的“半固态电池”,反倒可能先火起来,算是纯固态电池量产前一个能解解馋的“开胃小菜”吧!
你对固态电池还有啥想说的?或者你觉得它到底啥时候才能不“画饼”,真正走进咱们的生活?评论区聊聊呗!