国产新能源车能不能吊打特斯拉，关键点固态电池距离上车还有多远

2022-05-28 15:11:59  信息编号：K217599  浏览次数：120

最近，新能源车圈又掀起了新的热议，而这个话题随着近期蔚来 ET7 的交付而变得更火了，它就是：固态电池。

凭借固态电池这个弯道超车点，国产新能源车能不能吊打特斯拉？这个吹得神乎其神的新技术，又到底实不实用？

2019年诺贝尔化学奖得主之一的英国化学家斯坦利·威廷汉曾指出：“制造固态电池最困难的部分是需要同时满足高能量密度、快速充电、长循环寿命和宽温度范围工作的要求。”如今，能够满足这些要求的固态电池离“上车”究竟还有多远呢？

1、“半固态”是过渡技术？

蔚来汽车宣布合肥智能工厂生产线完成阶段性升级，将于年内在此量产蔚来ET7，而这款车也是蔚来首款应用“固态电池”的车型，其公布的顶配版ET7为150千瓦时（KWh）的“固态电池”，续驶里程达到1000公里。但公开信息显示，该“固态电池”不是100%固态，是90%固态+10%液体电解质的“半固态电池”。

固态电池，简而言之就是采用固态电解质的锂离子电池。而‘半固态电池’是一种过渡技术，在目前阶段也是比较领先的技术之一。

此外，固态电池可以做到既达到能量密度高，又具备重量很轻、很薄、体积小、柔性化的特点。理论上，固态电池正负极之间的距离可以缩短到只有几微米，由此，即使是脆性的陶瓷材料，在厚度薄到毫米级以下后也是可以弯曲并有柔性，可以用在更多的电子产品上。他表示，从材料角度看，如果把2010年日产聆风应用的锰酸锂电池看作是第一代动力电池，目前的三元锂电池和磷酸铁锂等电池可以算作是第二代动力电池，续驶里程比第一代的200公里增加了一倍多。未来最优选的下一代动力电池，更多人认为是全固态电池。

时至今日，固态电池是动力电池未来发展方向之一似乎已经没有太大的争议，但是，真正的全固态电池一直没有走向市场，是因为还有很多技术难题尚未破解。

2、为什么需要固态电池？

在弄清楚固态电池之前，我们先得弄明白，电动车为什么需要固态电池，现在的电池不好用吗？没错，归根结底，就是当前常见的液态电池，已经到了发展瓶颈。

电池的发展已经有快两百年的历史，如今最常见的是锂离子电池。高工作电压、快速充放电特性、长循环寿命、无记忆效应等众多优点，是它被普遍用于数码产品及电动汽车的原因。

虽然它性能优秀，但同样存在着难以跨越障碍：电池结构特性局限了电池性能，也是电池衰老和存在安全隐患的根本原因。

一般而言，电池由四大核心部件组成：正极、负极、电解质以及隔膜。

电池发电的原理，就是是两个电极材料在电解液中相互交换离子，但这个结构也会使得其反应界面一直存在，也就是电池处于一直在工作的状态，容易衰老并且也存在安全隐患。

正负极作为电池氧化反应的核心，其重要性不用果子多说。根据正负极材料的不同，在新能源车上，目前主要采用磷酸铁锂和三元锂电两种锂电池。

磷酸铁锂电池由于没有钴等贵金属材料，价格相对低廉。它有耐高温、安全性能好的优点，但也有能量密度低、低温环境下放电性能弱的缺点。

至于三元锂电池，它采用镍钴锰作为正极，石墨作为负极。它的优点是能量密度大，电压更高，也就是说相同质量的电池组容量更大，性能更好。

但缺点是，200 度就容易起火，所以安全性能不如磷酸铁锂电池。

整体来看，三元锂电池有着更好的综合性能，但随着技术和工艺的迭代，目前三元锂电的单体能量密度已经接近极限，很难再有重大突破。

所以，一种能量密度高，安全性能好，循环性能高以及低温放电性能好的电池，对新能源车的发展就尤为重要。固态电池，正是有望解决这些问题的救星。

3、固态电池赛道拥挤，国内外企业纷纷入局

国际上，丰田、大众、宝马、现代汽车、戴姆勒、现代、本田、LG新能源、SK Innovation等企业，为抢占电动汽车市场，大力发展固态电池。其中，有不少企业提出了明确的时间规划，例如现代计划在2025年试生产配备固态电池的电动车，2027年部分批量生产，在2030年左右实现全面批量生产；丰田计划在2025年与松下合作推出一款使用固态电池的电动汽车；宝马计划2025年前推出搭载固态电池的原型车，并在2025年之前开始对配备全固态电池的车辆进行路测，在2030年前实现量产；LG新能源预计于2026年实现全固态电池量产；SK Innovation计划于2025年前在固态电池中使用镍钴锰阴极和硅或石墨阳极。

国内车企和电池企业也不甘落后，宁德时代在2021年5月曾公开表示，公司已经深耕固态电池领域多年，技术水平处于国内第一梯队；比亚迪自2016年就开始了对于全固态电池的研究，专利数稳居国内第一名。除了提高固态电池的能量密度，比亚迪还关注提高固态电池的安全性能。近期，比亚迪公开了一项专利，专利显示比亚迪研发了一种固态电解质，该固态电解质层不会存在保护层破裂的问题，而且即使一个固态电解质颗粒没能阻止锂枝晶生长，层中的其他颗粒也会阻止锂枝晶的生长，从而可提高电池的安全性能。

4、何时用上固态电池？

对固态电池应用最积极的，是国内的车企。

早在 2021 年初，蔚来就声称将在 2022 年发布的 ET7 上搭载全新研发的固态电池。但等到股票大涨后，蔚来又改口说，在 NIO Day 上介绍的固态电池，其实是半固态电池。

今年一月，东风方面宣称，首批 50 辆东风风神 E70 固态电池车在江西新余完成交付，这批固态电池由东风与赣锋锂业合作开发。

这是因为，E70 固态电池公布的能量密度是 235—280Wh / kg，离国际上公布的低值标准 400Wh / kg 还有相当大的差距。它最关键的结构，电解质，也并非全固态，只能算固液混合锂离子电池。

半固态电池只是一种过渡方案，它的固态电解质仅仅涂抹在电极或隔膜的表面，但电池依然依赖于液态电解质来进行锂离子交换。

也就是说，半固态电池同样存在由液态电解质所引起的漏液、热失控等安全风险。

如果说蔚来和东风都只是虚晃一枪，那真固态电池啥时候能用上？

大众、福特、宝马等车企，包括宁德时代在内的电池企业都一致认为，全固态电池产业化要到 2025 年才会开启，甚至到 2030 年前，液态电解质锂离子电池都依然是主流。

就连手握大量固态电池专利的丰田，也在不断推迟固态电池量产时间表，最新的消息已是 2028 年。

丰田计划在 2025 年前全固态电池实现小规模量产，并首先搭载在混动车型上；在 2030 年前实现持续、稳定生产。

大众多次投资固态电池开发商 QuantumScape，并计划在 2024 年至 2025 年间开始批量生产固态电池。

宝马和福特曾联手投资美国固态电池商 Solid Power。宝马计划在 2025 年前推出应用固态电池的原型车，并于 2030 年前应用于量产车。

奔驰和 Stellantis 则投资了美国固态电池制造商 Factorial Energy。此外，奔驰还与中国中国中国中国台湾省固态电池企业辉能科技合作，计划 2028 年实现固态电池批量生产。

电池成本高、续驶里程短，一直是众多消费者在选购电动汽车时的顾虑，也是阻碍电动汽车进一步发展的主要因素。电动汽车的痛点实际上也指引着动力电池的发展方向，按照现在的发展趋势来看，未来的电池将朝着更高比能量进发，同时整个电芯从液体向着更安全的混合固液和全固态电池发展。