動(dòng)力鋰電池是電動(dòng)汽車最為核心的部件，其性能關(guān)于電動(dòng)汽車的整體性能起著決定性的用途。在電動(dòng)汽車飛速發(fā)展的時(shí)代，性能更為強(qiáng)大的電池?zé)o疑是各大車企和電池生產(chǎn)廠商永無(wú)止境的研發(fā)對(duì)象。

前有國(guó)產(chǎn)電動(dòng)汽車巨頭比亞迪棄用磷酸鐵鋰離子電池，轉(zhuǎn)投三元鋰離子電池懷抱，后有沃特瑪技術(shù)路線錯(cuò)誤，公司分崩離析，這正是由于磷酸鐵鋰離子電池在性能方面無(wú)法跟上電動(dòng)汽車發(fā)展的步伐。在電動(dòng)汽車高續(xù)航剛需的推動(dòng)下，能量密度潛力更高的三元鋰離子電池取代曾經(jīng)被廣泛采用的磷酸鐵鋰離子電池成為了電動(dòng)汽車發(fā)展中的必經(jīng)歷程。

然而技術(shù)的發(fā)展不可能一成不變，隨著電動(dòng)汽車領(lǐng)域持續(xù)性的擴(kuò)張，以及日趨成熟，電動(dòng)汽車關(guān)于電池能力密度的需求也在持續(xù)新增。

今年的早些時(shí)間，美國(guó)菲斯科汽車公司便公布了一項(xiàng)全新的固態(tài)電池技術(shù)。據(jù)悉，這項(xiàng)技術(shù)的能量密度是常規(guī)鋰離子電池的2.5倍，能夠讓電動(dòng)汽車的行駛里程數(shù)新增到500英里(約804公里)以上。更為驚人的是，其充電時(shí)間僅需1分鐘，甚至比傳統(tǒng)燃油汽車加油的速度還快。

隨后，全球多個(gè)車企和電池廠家也公布了固態(tài)電池相關(guān)的研發(fā)進(jìn)展。目前，豐田、松下、三星、三菱、寶馬、大眾、現(xiàn)代、戴森等公司均在加緊布局固態(tài)電池技術(shù)的儲(chǔ)備。至此，有關(guān)固態(tài)電池碾壓鋰離子電池的相關(guān)話題成為了新能源汽車行業(yè)內(nèi)爭(zhēng)論的熱點(diǎn)議題。

近日，我國(guó)科學(xué)研究院宣布，由其牽頭承擔(dān)的納米先導(dǎo)專項(xiàng)全固態(tài)電池課題已經(jīng)通過(guò)驗(yàn)收，這一技術(shù)進(jìn)步將進(jìn)一步推動(dòng)國(guó)內(nèi)全固態(tài)鋰離子電池的規(guī)模化使用。此消息一出，再一次將固態(tài)電池的話題推上高潮。

當(dāng)前鋰離子電池的體系下，依賴高鎳三元正極、硅碳負(fù)極和電解液的組合，在未來(lái)五年內(nèi)將達(dá)到350瓦時(shí)/千克的極限，仍將無(wú)法滿足于動(dòng)力鋰電池在安全性、能量密度以及成本方面的要求。固態(tài)電池?fù)碛袃蓚€(gè)十分顯著的優(yōu)勢(shì)，一方面由于采用了有機(jī)電解液的傳統(tǒng)鋰離子電池，在過(guò)度充電、內(nèi)部短路等異常情況下容易導(dǎo)致電解液發(fā)熱，從而引發(fā)自燃甚至自爆的安全隱患。固態(tài)電池基于固態(tài)材料不可燃、無(wú)腐蝕、不揮發(fā)、不漏液等條件，安全系數(shù)較之鋰離子電池有著先天的優(yōu)勢(shì)。

二來(lái)則是固態(tài)電池在最為關(guān)鍵的能量密度方面，有望徹底解決純電動(dòng)汽車的里程焦慮。目前體系下的鋰離子電池已經(jīng)接近極限性能，即便是特斯拉NCA18650電芯下的電池組，能量密度可以達(dá)到250瓦時(shí)/千克，應(yīng)用于Model3的21700電芯能量密度達(dá)到300瓦時(shí)/千克，支持續(xù)航里程400到500公里，也仍然無(wú)法解決續(xù)航里程焦慮。

在現(xiàn)有的技術(shù)路線下，假如三元鋰離子電池還想進(jìn)一步提高能量密度，只能繼續(xù)提高鎳材料或者添加CA。但高鎳的熱穩(wěn)定性很差，在提高能力密度的同時(shí)，也意味著其穩(wěn)定性的下降，電池內(nèi)部的熱反應(yīng)會(huì)更加劇烈，安全隱患也會(huì)從而變成更大的問(wèn)題。

固態(tài)電池的電解質(zhì)無(wú)需隔膜和電解液，并不存在漏液、腐蝕等問(wèn)題，可以簡(jiǎn)化電池外殼及冷卻系統(tǒng)模塊，進(jìn)一步減輕電池模組的重量，達(dá)到節(jié)能的效果。此外，全新的正負(fù)極材料配套可以使得電化學(xué)窗口達(dá)到5V以上，從根本上提高能量密度，有望達(dá)到500瓦時(shí)/千克。

正是基于安全和能量密度突破性進(jìn)展雙方面的問(wèn)題，當(dāng)前新能源汽車行業(yè)主管部門關(guān)于動(dòng)力鋰電池的性能也提出了更高的要求。根據(jù)《汽車產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展計(jì)劃》和《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》的相關(guān)指引，動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)的能量密度要在2025年至2030年達(dá)到350瓦時(shí)/千克以滿足市面上乘用電動(dòng)汽車的續(xù)航里程要求。

從目前來(lái)看，僅憑借鋰離子電池的技術(shù)研發(fā)，這一目標(biāo)顯然已經(jīng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。而為了保證動(dòng)力鋰電池的高能量密度和安全性，固態(tài)電池的研發(fā)進(jìn)度給整個(gè)新能源汽車行業(yè)帶來(lái)了光明。因此，固態(tài)電池被廣泛認(rèn)為是下一代動(dòng)力鋰電池正確的技術(shù)研發(fā)方向。

不過(guò)固態(tài)電池雖好，但根據(jù)現(xiàn)有的研發(fā)進(jìn)展來(lái)看，也還有兩項(xiàng)技術(shù)難題尚未攻破。一是固態(tài)電解質(zhì)在室溫條件下的離子電導(dǎo)率不高，二是固態(tài)點(diǎn)解質(zhì)與正負(fù)極之間界面阻抗比較大。

目前全球各大車企和電池廠商們使用的聚合物、氧化物、硫化物等固態(tài)電解質(zhì)均存在這樣的問(wèn)題。具體來(lái)說(shuō)，聚合物耐溫性不夠，穩(wěn)定性較差、離子電導(dǎo)性偏低。氧化物抗阻能力比價(jià)強(qiáng)，但離子電導(dǎo)性也無(wú)法達(dá)到要求。硫化物雖然電導(dǎo)性不錯(cuò)，又由于材料穩(wěn)定性不佳，導(dǎo)致離子傳輸性能欠缺。

往往一種全新研發(fā)的材料從實(shí)驗(yàn)室走向市場(chǎng)應(yīng)用層面，一般要十年左右的時(shí)間。而固態(tài)電池的正處于研發(fā)階段，想要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化還要耐心等待。雖然大家廣泛認(rèn)為固態(tài)電池具有高安全性、高能量密度的優(yōu)勢(shì)，但也只是正向研發(fā)的猜測(cè)，只有當(dāng)其量產(chǎn)產(chǎn)品展現(xiàn)出絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)時(shí)，才能真正取代三元鋰離子電池。

三元鋰離子電池或?qū)⑻蕴虘B(tài)電池才是最終形態(tài)

好比目前特斯拉的三元鋰離子電池技術(shù)已經(jīng)非常成熟，即便固態(tài)電池在短時(shí)間內(nèi)量產(chǎn)，其性能也只能達(dá)到前者的水平，并不會(huì)出現(xiàn)顛覆的意義。也就是說(shuō)，固然大家一致看好固態(tài)電池，但其從研發(fā)階段到正式成為電池主導(dǎo)產(chǎn)品還有很長(zhǎng)的路要走。所以，傳統(tǒng)的液體電解質(zhì)電池至少還有若干年的市場(chǎng)空間，不必?fù)?dān)心很快被淘汰。新能源汽車最核心的技術(shù)即為供應(yīng)能量的電池，續(xù)航能力和充電速度則是電池技術(shù)發(fā)展到今天的瓶頸所在。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，鋰離子電池的目前的類型有錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鈦酸鋰、鈷酸鋰、三元材料等，因能量性能和稀有金屬成本的原因，錳酸鋰、鈦酸鋰和鈷酸鋰離子電池逐漸變?yōu)樾”娺x擇，而磷酸鐵鋰和三元鋰離子電池則得到更廣泛的推廣應(yīng)用。但是這兩者有什么差別呢？您的車是那種電池呢？

三元鋰離子電池

三元鋰離子電池全稱是三元材料電池，一般是指采用鎳鈷錳酸鋰（Li（NiCoMn）O2，NCM）或鎳鈷鋁酸鋰（NCA）三元正極材料的鋰離子電池，把鎳鹽、鈷鹽、錳鹽作為三種不同的成分比例進(jìn)行不同的調(diào)整，所以稱之為三元，包含了許多不同比例類型的電池。從形狀上來(lái)區(qū)分，可分為軟包電池、圓柱電池和方形硬殼電池。其標(biāo)稱電壓可達(dá)到3.6-3.8V，能量密度比較高，電壓平臺(tái)高，振實(shí)密度高，續(xù)航里程長(zhǎng)，輸出功率較大，高溫穩(wěn)定性差，但低溫性能優(yōu)異，造價(jià)也比較高。

磷酸鐵鋰離子電池

磷酸鐵鋰離子電池則是采用磷酸鐵鋰（LiFePO4）作為正極材料，用鐵來(lái)做電池原料一來(lái)成本低廉，二不含重金屬，對(duì)環(huán)境污染較小，工作電壓為3.2V。磷酸鐵鋰晶體中的P-O鍵穩(wěn)固，因此在零電壓存放時(shí)并不會(huì)有泄漏，高溫條件下或過(guò)充時(shí)安全性非常高，可快速充電，高放電功率，無(wú)記憶效應(yīng)，循環(huán)壽命高，缺點(diǎn)為低溫性能差，正極材料振實(shí)密度小，能量密度較低，產(chǎn)品的成品率和一致性也飽受質(zhì)疑。