电动车能跑2000公里？干掉燃油车的是它

  　　　　又到了电动车“自燃季”？据不完全统计，仅4-5月全国各地已经被曝光的电动车自燃起火事件高达8起，这再次考验了人们对电动车安全性的信任感。而对于电动车安全性的质疑，归根结底是对动力电池的质疑。面对储能较少、自燃风险、充电缓慢、回收困难这几大硬伤，一款颠覆性的电池产品才是人们真正所需。

  　　什么是颠覆性？不是每年“挤牙膏”般地让技术进步一点点，而是要让电动车与燃油车之间的便利性差距缩小至零。那这种颠覆性是指日前关注度极高的蜂巢能源“无钴”电池吗？是以特斯拉为代表的“高镍低钴”三元锂电池吗？亦或是以比亚迪为代表的磷酸铁锂“刀片”电池？答案：都不是。今日我们就来揭秘动力电池江湖的隐藏“boss”。

  　　进入到2020年，大家对动力电池的关注度甚至超出了电动车本身。宁德时代的CTP技术、比亚迪的刀片技术，以及半路杀出来一个拦路虎——蜂巢能源的“无钴”电池

  　　“镍锰酸锂电池本质是由镍取代尖晶石锰酸锂中的部分锰，与锰酸锂有同样的晶体结构，早在20年前就有人研究。”一位业内研究人员对此表示。无论是蜂巢能源的镍锰酸锂电池，还是比亚迪的磷酸铁锂电池，它们虽在能量密度上有所提升，但在材料上没有根本性改变，只是结构上有较大突破。这些技术进步是获得行业内高度认可的，但作为一款产品，对于消费者而言还不足以让人“惊艳”。

  ■固态电池才是你要的“惊艳”之选

  　　根据“中国制造2025”规划，至2020年锂电池能量密度要达到300Wh/kg，2025年为400Wh/kg，2030年为500Wh/kg。目前来看，无论是市场上的哪种电池，依靠现有材料技术都难以实现电池单体能量密度高于350Wh/kg的目标。即使是特斯拉的21700三元锂电池，能量密度也仅在300Wh/kg左右。

  　　2019诺贝尔化学奖得主Goodenough老爷子曾表述，“你需要的是一步跨越，而不是一个增量。”在他眼里，那个跨越就是“固态电池”。何为固态电池？一位清华大学研究生曾经用红豆糕非常形象地回答了这个问题。

  　　“我喜欢吃红豆糕，一开始的时候只是觉得好吃，突然有一天，我意识到原来红豆糕是将两个固体完美粘合在一起。当时每天在做固态电池研究的我，心心念念想做这样一个紧密接触的界面，没想到最好的例子却摆在饭桌上。”他说。

  　　在传统锂离子电池中，隔膜和电解液加起来占据了电池中近40%的体积和25%的质量，而固态电解质代替电解液后，正负极之间的距离则缩小至几个微米。电池的外在形态也从圆圆胖胖的样子变得更加瘦扁，如同红豆糕一样。

  　　条条大路通罗马，但有的人生来就在罗马。即使是半固态电池，能量密度也可达350Wh/kg以上，完全“吊打”目前的锂离子电池。随着液态电解质含量逐步下降，全固态电池的能量密度可达500Wh/kg以上。这意味着目前市面上600公里的锂离子电池包，如果换为全固态电池，续航将达到2000km以上，所谓的电动车里程焦虑也将不复存在。

  　　“固态电池将成为三元电池的颠覆者。”国家工信部培训中心汽车专家张翔曾如此论断，他认为固态电池将成为电动汽车取代传统燃油汽车的利器。

  　　全固态电池不仅在能量密度上做到出众，还具有不可燃、无腐蚀、不挥发、不存在漏液问题等特性，安全性更有保证，即使在高温情况下也不会着火。此外，在回收方面，全固态电池仅用“干法”回收即可。也就是通过破碎法将电池内部的有效成分提取出来，这也解决了当下动力电池回收难、易产生废液的问题。

  ■众企业已悄然进入“军备竞赛”阶段

  　　说了那么多固态电池的闪亮之处，想必你一定在想，这么好的“神仙”产品，倒是快点量产啊！实际上，为完成未来动力电池产业发展规划目标，固态电池已悄然进入“军备竞赛”阶段，其中海外企业以丰田最为出众。如果不是因为疫情，原本在2020年东京奥运会上，丰田将亮相旗下的固态电池电动汽车，但真正量产或许要等到2025年。

  『丰田固态电池基于e-Palette概念平台进行研发』

  　　为什么日本的固态电池可以在这个夏天“早熟”？在电动化浪潮开启之初，各大汽车制造商纷纷推出纯电动汽车，但丰田在这方面的表现并不积极，原因就是在等待自家固态电池的成熟。丰田官方发言人Kayo Doi表示，丰田希望能在二十一世纪20年代初期将全固态电池商业化，以此来弥补丰田与日产、特斯拉等电动车先导企业之间的差距。

  　　这并不是一句空想。事实上，丰田早在2008年就举全集团之力研究全固态电池。在取得成果方面，丰田在该领域专利数量占据全球固态电池专利数量的13%，是全球拥有固态电池专利数量最多的企业。开句玩笑话，丰田免费开放了5680项汽车氢燃料电池专利使用权，此后又免费开放了23740项混合动力车的相关技术专利，那么“大方”的丰田怎么不开放固态电池专利呢？这就很耐人寻味了。

  　　另一个有意思的案例，戴森日前展示了其已经放弃的代号为“N526”的电动车。之前因造车成本太高，戴森果断停止了造车项目。值得一提的是，虽然戴森放弃了制造电动车，但却投入25亿英镑用于固态电池及相关技术的研发。可见固态电池这一“金矿”还吸引了跨界玩家纷纷参与。

  　　实际上，从汽车产业链到电子电器产业链，甚至许多固态电池初创企业，全都卯足劲希望能在固态电池领域抢占先机赢得市场份额。

  主流海外车企在固态电池领域研发布局一览车企进展量产时间宝马2018年9月与美国SolidPower公司在固态电池方面合作，新一代产品将在宝马xEV上应用。2026年大众2018年向美国QuantumScape公司投资1亿美元以合作开发固态电池，并在欧洲建厂生产。2025年通用2019年收到美国能源部拨款910万美元，其中200万美元明确用于研究固态电池。——福特2019年投资美国固态电池公司SolidPower。——宾利2020年宾利首席执行官表示，宾利纯电动车型将考虑使用固态电池技术。2025年丰田在固态电池领域拥有大量专利，计划2020年推出固态电池中试阶段，2025年前可能实现固态电池量产，其中以蔚来、天际及爱驰为代表的中国造车新势力品牌，在固态电池的布局上表现更为积极。

  主流中国企业在固态电池领域研发布局一览企业进展量产时间比亚迪2016年确定固态电池为未来发展基调，将在未来10年内推出。2026年蔚来汽车2019年8月，蔚来宣布将打造采用辉能科技MAB固态电池包的样车。

  ——天际汽车2019年初展示了国内首台固态电池电动车ME7；2021年固态电池能量密度达300Wh/kg以上。2021年万向A1232018年与宝马合作研发固态电池；2019年在英国建立固态电池研发中心；2020年为Karma电动汽车提供固态电池解决方案。2022年-2024年资料来源：公开资料整理；制表：汽车之家行业组■动力电池江湖将被颠覆

  　　任何一个美好事物在诞生前，都要经历一番血与火的淬炼，通往固态电池之路同样并非一帆风顺。

  　　关于实验室研究和产业化的差异，中科院院士南策文有个经典的论述：“做研究追求1%的可能性、可行性，可以通过不断试错创新；产业界追求的是99%甚至100%的可靠性和一致性，各个方面都要考虑周到，要把1%变成99%甚至100%，中间需要一个转化的桥梁和过程，需要逐渐完善，直至完全可控。”业内专家预测，在2025年前后，半固态电池可以实现大规模量产，2030年前后可实现全固态电池的商业化应用。

  　　在固态电池还未真正量产之际，眼下主流的三元电池、磷酸铁锂电池，乃至新晋的镍锰酸电池，都会在近5-10年内占据主导地位，但固态电池一旦量产，整个动力电池江湖将会翻天覆地。

  　　首先，一旦全固态电池量产，锂离子电池所诟病的安全和续航问题将不再是障碍，这将真正拉开电动车替代燃油车的大幕。

  　　其次，全固态电池的上游正负极材料、固态电解质、设备和制造等环节业将会发生变化。这不但会给新玩家机会，也会重重的捶打原有的玩家。

  　　最后，电池要达到商业化需要在规模和成本方面都能达到完美的平衡点，使用的材料不能是高成本且稀有的，并且要有实现大规模应用的可能。不过，根据辉能科技的估算，在量产规模达到20GWh之时，全固态电池组的成本将降至三元锂电池的98%，并形成替代作用。

  编辑有话说：

  　　科技进步的力量是无穷的，当电池技术解决了电动车的续航不足、充电缓慢等硬伤，电动车便可自然而然取代燃油车。目前，离我们最近的新电池技术应该就是眼下最热门的“无钴”电池，但真正意义上的更深层次的技术革新，可能还要属全固态电池。全固态电池将在接下来的几年内拨开云雾见月明，我们也更期待中国汽车品牌给我们带来惊喜。