1.固态电池:新能源下一个“超级风口”?
固态电池:新能源下一个“超级风口”?
当前最大的超级超级赛道,无疑是赛道赛道新能源汽车。有人甚至说,风口新能源汽车在未来十年也仍会是指标指标最大的风口。当然,源码这其中包含的超级超级音乐商城源码意思,除了产业本身的赛道赛道发展之外,也同样体现了技术层面可能出现的风口重要迭代乃至革命。
在整个新能源赛道中,指标指标“整车”无疑是源码最光鲜和最吸引眼球的。但当前整车市场的超级超级竞争堪称惨烈。国内被戏称为“PPT造车”的赛道赛道“造车新势力”,企业数量近家,风口目前脱颖而出的指标指标也不过蔚来、小鹏、源码理想、零跑、威马、哪吒等屈指可数的几家。
同时在新能源汽车“全球老大”特斯拉持续降价、销量暴增之后,尚未盈利的php源码 房产中介“蔚来”们,又将面临怎样的剧烈冲击和未来?
所以说,当前的整车赛道已经拥挤不堪且危机重重,对于整车企业个体而言,未来的发展充满着不确定性。
而新能源领域具备较大确定性的环节在哪?毫无疑问是动力电池。一个朴素的道理:无论谁在造车,都离不开或者说希望获取高能量密度、高安全性又低成本的电池配备。
因而,背靠日益膨胀的新能源汽车市场,动力电池领域无论在效率、成本、安全等维度上的重大突破,无疑都将是兄携一个具备高度确定性的“超级风口”,甚至具有划时代的意义。
动力电池领域公认的标准是:如果电动车的电池能量密度能从当前主流的wh/kg,提升至wh/kg,那么电动车足以完全取代传统的燃油车。
面对这一创造历史的机遇和巨大的市场前景,国内外一众电池生厂商也已开足马力投身于下一代动力电池的研发。这其中,如何查源码复制文档“固态电池”则是当下最火热、最被寄予厚望的“超级电池”研发技术路径。
动力电池:新能源汽车的生命线
这两年特斯拉持续降价,最新的拳头产品“Model Y 标准续航版”税后报价.6万元,较之其此前推出的“Model Y 长续航版”降价7万元有余,由此引发热销。
而促使特斯拉可以大幅降价的底气就来自于换装 “磷酸铁锂电池”后成本骤降。
目前新能源汽车搭载的动力电池主要是“三元锂电池”和“磷酸铁锂电池”两种,我们来简单介绍下这两种电池。
“三元锂电池”电池正极添加了镍、钴、锰等三种贵金属,因而能量密度和充电效率较高。
但也正因为添加了这三种贵金属,三元电池成本较高。同时也导致电池内部高温状态下化学反应剧烈(左右会发生分解),容易引发燃爆消液,为提升安全性能则需要增加更多成本。
另一种“磷酸铁锂电池”,则不含有贵金属成分,因而成本较低。dj音乐在线解析源码同时“磷酸铁锂”化学性质稳定(左右结构依然稳定),不易燃爆,使用寿命较长。主要缺点是能量密度、充电效率不及三元电池,同时在低温状态下性能较差。
但近年来宁德时代的“CTP模式”(将电芯直接集成到电池包)、比亚迪的“刀片结构”(单体电池通过阵列方式排布插入电池包)等技术突破,已使得磷酸铁锂的能量密度基本达到了主流的Wh/kg,充电效率也大幅提升。由此,磷酸铁锂电池低成本的优势也就更加凸显。
而此次特斯拉“国产Model Y标准续航版”,正是由原先松下的三元电池“换装”成了宁德时代的CTP模式“磷酸铁锂电池”,由此成本大降,也搅动了国内新能源汽车市场的大潮。
动力电池之于新能源汽车的重要性也可见一斑。
固态电池:群雄逐鹿的下一个战场
世纪年代以来,包含液态电解质的锂离子电池(包括前述磷酸铁锂电池和三元锂电池)已成为当前最成熟、应用最广泛的电池技术路线。
而随着市场对电池能量密度、线上学习软件源码安全性、经济性等方面的要求日益提升,传统锂离子电池已逐渐不能满足需求。于是采用固体电极和固体电解液,并具备更高能量密度和安全性的“固态电池”便应运而生。
固态电池为什么能具备更高的能量密度和安全性?
首先是其固态电解质(主要采用有机或无机陶瓷材料)的结构和密度,可以聚集更多带电离子、传导更大电流,同时采用金属锂等材料做负极,从而有效提升单位体积的电池容量和续航能力。
据分析,一辆全固态电池汽车续航里程可达约1,公里,同时电池性能可长期保持稳定;
第二是固态电解质封存简易,可以显著节省成本,以及减轻电池重量、减小电池体积;
第三是固态电解质化学结构稳定,较之液态电解质,减小了电池在高温下发生化学反应和燃爆的风险,使用寿命稳定。
有机构预测,到年,全球固态电池需求预计达GWh,市场规模在3,亿元以上。
巨大的市场需求和应用前景,也让固态电池的研发成为国家战略。
目前,中国、美国、日本、德国等世界主要经济体均制定了各自的固态电池发展规划。总体计划是:在-年期间致力于提升电池能量密度并逐步向固态电池转变;年前后研发出商业化运用的全固态电池。
当前,日本丰田、松下、本田,韩国LG,德国宝马、大众,以及国内的宁德时代、比亚迪等动力电池巨头,均已布局固态电池领域。
在时代潮流的强势推动下,固态电池技术也在逐步取得重大突破。美国休斯敦大学研究团队日前发布成果显示:通过溶剂辅助过程改变电池的电极微结构,可将有机基固态锂电池的能量密度翻倍。
在固态电池的材料方面,国内企业也已具备批量生产能力。赣锋锂业日前宣布:公司生产的第二代固态锂电池基于高镍三元正极、含金属锂负极材料,能量密度超Wh/kg,循环寿命近次。
固态电池商业化之路:任重道远
市场渴求、政策支持,业界各路大神不惜重金倾力投入,固态电池的研发看起来一切都很美好,但事实并非如此。固态电池在技术上还存在大量需要攻关的难点,距离真正实现商业化还存有较长距离。
目前固态电池量产和商业化的主要瓶颈包括:
一是固态电解质的离子电导率较低,导致充电效率较低;
二是材料体系不完善。固态电池固态电解质可以选择有机或无机陶瓷材料,负极可以选择预锂化、富锂复合和金属锂等材料,但总体尚无较为成熟的材料体系。固态电池的用材,或许也是人类材料科学的一个巅峰;
三是制备工艺技术难度高。作为固态电池电解质的氧化物和硫化物电解质,制备难度较高,以目前的工艺水平难以保证成品的合格率;
四是固态电池的内部结构和性能平衡问题尚待解决。固体电池是一个全新的体系,颠覆了液态锂电池系统,很多架构和系统问题需要重新设计,以目前的技术水平尚不能完全驾驭;
五是产业链配套不完善。作为主体尚处于或刚走出实验室的固态电池,自然无法形成完整的配套产业链;
六是生产效率低下、制造成本居高不下。目前普通液态锂电池成本不过-美元/千瓦时,而若以现有技术制造车用全固态电池,成本据说高达数千万美元。
这其中,成本问题应该是制约固态电池大规模商业化的最大瓶颈。
一个值得玩味的细节是:作为全球最大的新能源车企,特斯拉一直对固态电池问题保持缄默,反而仍然着力于传统锂电池的改进。
年月,特斯拉发布动力电池,展示其CTP无模组电池方案:取消电池模组设计,将个电芯直接按照x的排列置入动力电池结构体中,再结合正负极材料的改进,这套电池系统的能量密度或将达到Wh/kg。
或许特斯拉在证明:类似固态电池这样过于先进的技术并不一定适合于商业化;而“在商言商”,能够大规模商业化的,必然是技术成熟、成本低廉的路径。
固态电池之外,还有其他技术路径吗?
固态电池无疑是追逐下一代动力电池最火爆的技术路线,但未必是唯一选择。因为我们的最终取向是高效能和低成本的平衡,如果其他技术路线在与固态电池的推进过程中,在这两方面的平衡较之后者更优、发展更快,那鹿死谁手还真不好说。
固态电池之外,还有哪些可以选择的动力电池技术路径?业内较为看好的包括燃料电池、镁电池、铝空气电池、超级电容器等路线。
“燃料电池”的基本原理,是将燃料的化学能直接转换成电能,具有转换效率高、环境污染少等优点。
但燃料电池的发展同样是问题重重。以当下燃料电池领域最火热的“氢燃料电池”为例,就面临制氢储氢和催化剂成本高昂、关键零部件技术瓶颈等问题。
“镁电池”是以镁为负极,某些金属或非金属氧化物为正极的原电池。由于镁的熔点(约