全球爭相發佈固態電池產品,能量密度翻倍

電動車的發展受限於動力電池技術,現有的電車其續航里程並不能滿足消費者的需求,因此現階段最優的產品是增程汽車,平時純電出遠門燒油。

雖然從大勢上來看燃油車是註定要被電車消滅的,而且這種趨勢已經極其明顯,但從短期來看燃油車依然具備強大的生命力。

固態電池技術被視爲燃油車的終結者,因爲這項技術幾乎解決了現階段所有動力電池的缺點,被視爲一種黑科技,全球都在等着固態電池技術的落地。

8月21日,中國的鵬輝能源發佈消息,稱已在全固態電池領域取得重大突破,相關發佈會將在8月28日召開。

在28日的新聞發佈會上,鵬輝能源發佈了第一代全固態電池,能量密度將達280Wh/kg以上,充放電600次仍然可保持90%電量,2025年可以將能量密度提升到300Wh/kg以上,而且並不是實驗室產品,已突破量產技術,2026年將正式建立產線並批量生產。

這個消息備受市場重視,因爲這是第一款宣佈自己能量產的固態電池產品。

280-300Wh/kg是個什麼概念?

除固態電池之外,目前市面上的動力電池主要分爲磷酸鐵鋰和三元鋰電池技術路線。

其中三元鋰電池的能量密度可以做到180-230Wh/kg,最厲害的高鎳三元鋰電池甚至能把能量密度做到250Wh/kg。

從這個數據看起來,鵬輝能源的固態電池好像也不怎麼滴啊,就強了一點點。

但三元鋰電池是液態電池,易燃,被暴力穿刺後安全性問題很大,所以現在的電車爲了安全一般都用磷酸鐵鋰技術,能量密度大幅降低但是很安全,沒有安全性問題。

以問界M7爲例,搭載的就是磷酸鐵鋰技術,能量密度爲160Wh/kg。

高鎳三元鋰電池能做到250Wh/kg,續航里程大大提升或者重量大大降低,但是問界不敢用,萬一出個自然起火啥的麻煩就大了。

而固態電池不僅能量密度極高,還被譽爲最安全的動力電池。

燃油車自燃甚至爆炸的大部分原因是電路短路或者暴力碰撞引燃了汽油,那三元鋰電池是什麼原因導致的起火?

因爲三元鋰電池技術採用的是液態電解質,整個電池包裡面幾乎都是液體,正負極浸泡在電解液中,中間用一層隔膜來進行隔離。

三元鋰電池的隔膜異常重要,一旦這層隔膜被破壞,正負極的液體就會源源不斷的進行接觸,然後不斷的短路,釋放出來的能量會轉化成熱量。

然後這些液態電解質還具備易燃易揮發的特點,分解溫度僅僅只有200℃,隔膜的分解溫度僅僅只有160℃,所以一旦正負電解液進行了接觸發熱,大量的液體會迅速變成氣體,導致各處的隔膜被迅速衝破,同時隔膜也會在高溫下迅速分解,導致更多的正負極電解液進行接觸。

所以測試動力電池安全一般用針刺實驗,要刺穿的就是裡面的隔膜,只要三元鋰電池產品能降低正負極反應速率,撐到一定的時間再起火,給駕駛員足夠的時間逃離就算成功,至於隔膜被刺破後不起火那是不可能的事情。

而所謂的自燃,是因爲鋰電池在充放電的過程中會隨機生成一定的鋰枝晶,積攢過多後會降低可充電量,進行極限充放的時候會生產大量鋰枝晶,進行淺充淺放的時候會生成少量鋰枝晶,但不生成是不可能的,因爲這是鋰元素的特性。

但對三元鋰電池來說,鋰枝晶不僅僅是降低電量的問題,其隨機生成的特性導致一旦有鋰枝晶長在了隔膜附近並不斷生長刺破了隔膜,就會導致自燃,這種概率極低但確實存在。

所以三元鋰電池能量密度雖高,但不讓人安心。

磷酸鐵鋰電池就沒這些臭毛病,因爲磷酸鐵鋰電池是固態的,沒有隔膜,刺穿不會導致起火,因爲你刺穿後電池還是固態的,只有針頭帶過來的那一點點的碎屑,沒有液體順着刺穿的空隙進行流動,固態的磷酸鐵鋰本身也不易燃也不揮發,所以無法造成源源不斷的短路來釋放能量。

鋰枝晶的隨機生長也無所謂了,因爲沒有隔膜可以破壞了。

所以磷酸鐵鋰電池相當安全,想讓磷酸鐵鋰電池燃燒只靠穿刺和鋰枝晶是遠遠不夠的,要有巨大的嚴重機械損傷纔有可能讓足夠數量的電池正負極變成粉末且接觸,正常情況下如果能把電池破壞成這樣,人早就涼了。

當然你把磷酸鐵鋰電池加熱到800℃也能導致電池失穩破壞,不過這種情況下人也早就涼了。

雖然磷酸鐵鋰很安全,但有一個問題,就是能量密度有限,而且無法繼續提升。

固態電池技術的研發就是爲了結合兩者優點,在追求超高能量密度的時候採用固態電解質。

目前的固態電池採用的固態電解質,不含易燃易爆和易揮發等成分,可徹底消除電池因漏液引發的電池冒煙、起火等安全隱患,同時其固態結構由於獨特的物理性質,能有效抑制鋰枝晶的生長,且完全沒有隔膜可以供鋰枝晶刺穿,直接消滅了充放電過程中生成鋰枝晶造成的安全隱患。

而且液態電池再怎麼密封也是液態,是流體,當受到劇烈衝擊或震動的時候裡面的液體會因爲慣性劇烈晃動,在劇烈撞擊時可能因此改變內部結構,也就是隔膜失穩,從而導致漏液,進而自燃。

但固態電池就沒這毛病,在被劇烈衝擊時沒有因爲機械損傷導致的安全風險。

因此固態電池的宣傳詞就是“不冒煙、不起火、不爆炸”,敢這麼宣傳主要是因爲固態電池的物理特性天然導致的安全性。

當固態電池擁有磷酸鐵鋰電池的安全性後,還能擁有超過三元鋰電池的能量密度,那就很離譜了。

鵬輝能源發佈的第一代固態電池能量密度按280-300Wh/kg算,磷酸鐵鋰電池按160Wh/kg算,那就是在保證差不多安全性的時候把能量密度提升了足足一倍。

換句話說,在同樣電池重量的基礎上,這種固態電池可以把續航直接提升一倍,或者在同續航的情況下把電池重量降低一半。

而鵬輝的產品充放電600次以後還能維持90%的電量,也足夠了,因爲這種產品可以輕鬆做出上千續航的電車,而充放電600次指的是滿充滿放,如果你一次衝一半那就是1200次。

大部分家用車一星期開不了1000公里,哪怕一星期衝1000公里的電,一年才52次,600次夠你衝12年,整車已經快報廢了但還有9成電量。

同時由於固態結構,所以固態電池的充電速度可以做到比傳統鋰離子電池快大約5~6倍。

再同時,固態電池由於特殊的物理結構,其工作溫度可以做到-20℃~100℃,很難受到外部環境的影響,適應更極端的氣候環境,在北方開車也不用焦慮了,不低於-20℃汽車連預熱保溫功能都不會啓動。

所以這是一個劃時代的突破。

但還沒完,因爲鵬輝能源在21日預熱自己28日的產品發佈會後,有人不想讓鵬輝能源搶了這個“量產人類首個固態電池產品”的風頭。

8月28日,中創新航也召開了產品發佈會,發佈了名爲“無界”的全固態電池產品,能量密度爲430瓦時/公斤(Wh/kg),計劃於2027年小批量裝車,2028年量產。

性能參數上寫的是430Wh/kg,反覆看了幾遍都是430Wh/kg,隔壁同一時刻鵬輝能源發佈的固態電池是280Wh/kg。

這個數據就有點離譜了,要是和磷酸鐵鋰160Wh/kg的能量密度比起來那就接近於三倍了。

而且中創新航可不是什麼小公司,是僅次於寧德時代和比亞迪的第三大動力電池公司。

把全球所有的動力電池銷量加起來,那中創新航也排全球第五。

這樣的大公司說自己量產了固態電池,還說能量密度達到了430Wh/kg,這是很嚇人的一件事情。

鵬輝能源想搶人類首個量產固態電池的風頭,中創新航不同意,雙方爭相召開產品發佈會。

都是固態電池,怎麼鵬輝能源的能量密度是280Wh/kg,中創新航的可以做到430Wh/kg,這裡面光差距就高達150Wh/kg,現在的磷酸鐵鋰電池整個的能量密度才160Wh/kg,同一天發佈的產品,中創新航比鵬輝能源整整多出了一個磷酸鐵鋰電池。

因爲和三元鋰電池相比,固態電池的能量密度最低會高出20%,但最高可以達到2.5倍的能量密度,三元鋰電池的2.5倍,這纔是固態電池能量密度的理論極限。

在實驗室裡的固態電池,根據官宣的新聞,有的公司已經做到了700Wh/kg,有的公司已經做到了720Wh/kg。

鵬輝能源和中創新航厲害的地方在於實現了固態電池的量產,因爲能在實驗室裡做出來和能量產是兩個概念。

比如中創新航自己,這次發佈的產品“無界”全固態電池產品其能量密度爲430Wh/kg,但2023年的時候中創新航就研發出了600Wh/kg的產品,只不過如今能量產的是430Wh/kg。

中國這些電池公司實驗室裡躺着的好東西太多了,數據一個比一個離譜,但我們還是以最終能量產的爲準,因爲只有能量產纔有意義。

過去的十年裡,中國公司把動力電池的能量密度翻了6倍,如今又要繼續向上翻。

而在過去的十年裡,中國公司把動力電池的價格從2014年的7塊錢一瓦時,降到了2024年的7毛錢一瓦時,價格打了一折,未來肯定還要繼續向下打。

人類的動力電池技術,在中國公司的推動下飛一般的向前發展,速度過快,遙遙領先於外國。

等固態電池普及後,筆記本電腦會更輕薄,手機要麼重量降低1/4,要麼續航大大增加,而那些無人機和機器狗,有了固態電池之後更是如虎添翼。

這裡還有個小問題,鵬輝能源想發佈自己的固態電池產品想搶風頭,中創新航不同意,同一天發佈了自己的固態電池產品,性能參數碾壓鵬輝能源,但中創新航只是中國排名第三的動力電池公司,比亞迪和寧德時代哪去了?

不知道這兩家公司在幹嘛,他們肯定知道鵬輝能源想發佈自己固態電池產品的消息,但沒有動,不過這兩家對動力電池佈局更早,投入的人力物力更多,實驗室裡相關的產品一大堆。

可以確定的是,當中創新航發佈了430Wh/kg的固態電池產品後,未來比亞迪和寧德時代要發佈的固態電池產品,參數一定會高於這個,而且要高一截,否則都沒臉發佈了。

至於這兩家研發不出固態電池的可能性那就是零,因爲連鵬輝能源和中創新航都成功量產了固態電池,還出現了爭相發佈的情況。

十幾年了,全球最先進的動力電池技術首發都是中國,最快量產的也是中國,動力電池技術全球都在看中國。

所以中國企業爭相發佈固態電池技術,就是全球爭相發佈固態電池技術。

固態電池這種黑科技,能做到全球首發並且還有不同企業在同一天爭搶這個全球首發榮譽的離譜情況,也只有中國纔會出現了。