固態(tài)電池真的會(huì)帶來新能源車的一輪革命嗎？

11月20日，本田召開新聞發(fā)布會(huì)，釋放出了自己的王炸——首次公開自研的全固態(tài)電池示范生產(chǎn)線。該試驗(yàn)生產(chǎn)線于2024年春季開始建設(shè)，目前驗(yàn)證設(shè)備已安裝完畢。

這是一條直接面向量產(chǎn)化的示范線。隨著新能源汽車的發(fā)展，固態(tài)電池逐漸成為一項(xiàng)技術(shù)焦點(diǎn)，被認(rèn)為是純電動(dòng)車普及的關(guān)鍵。全固態(tài)電池幾乎能夠解決現(xiàn)在鋰離子電池的所有“痛點(diǎn)”，包括續(xù)航、安全性，和低溫適應(yīng)性。

因此日系車押寶固態(tài)電池，希望能夠借助下一輪技術(shù)更迭，實(shí)現(xiàn)對(duì)中國新能源的彎道超車。更早之前，豐田也公布了固態(tài)電池的時(shí)間表。

國內(nèi)車企也沒閑著，最近一個(gè)月里，華為、寧德時(shí)代、比亞迪、奇瑞等，都放出了最新的技術(shù)進(jìn)展。

那這應(yīng)不應(yīng)該影響我們購買新能源車的決策呢？日系車通過固態(tài)電池新技術(shù)，在新能源領(lǐng)域彎道超車的可能性有多大？

01.詳解固態(tài)電池

我們先來看一下什么是固態(tài)電池，大家應(yīng)該都聽說過“電解液”，在電池的正極和負(fù)極之間呢，電解液起到一個(gè)傳導(dǎo)的作用，正負(fù)極通過電解液放電。那么固態(tài)電池，很簡(jiǎn)單，其實(shí)就是把液態(tài)的電解質(zhì)，換成固態(tài)的。

這有什么好處呢，固態(tài)電池正好可以解決現(xiàn)在液態(tài)電池的所有“痛點(diǎn)”。

首先，固態(tài)材料比液態(tài)材料穩(wěn)定，即便撞擊變型，也不會(huì)漏液，不容易短路造成自燃，安全性更高了。其次，因?yàn)槿枪腆w，所以低溫不容易凍結(jié)、高溫也不容易蒸發(fā)，東北的冬天和海南的夏天，續(xù)航基本不會(huì)衰減，熱穩(wěn)定性非常好。更重要的是衰減更小，電池老化的速度更低，可以提升電動(dòng)車的保值率。

同時(shí)，電解質(zhì)由液態(tài)變成固態(tài)之后，讓正負(fù)極的材料有了更多的選擇空間，更合適的正負(fù)極材料，能大大提高電池的能量密度，一塊固態(tài)電池，續(xù)航最高可以是同體積液態(tài)電池的十倍。

對(duì)于汽車工程師而言，固態(tài)電池的形狀更自由，結(jié)構(gòu)更緊湊，電動(dòng)車“憨厚”不靈巧的形象可以被改變。

▍雷克薩斯固態(tài)電池概念車

在很長時(shí)間里，固態(tài)電解質(zhì)應(yīng)該用什么材料，行業(yè)里一直沒有確定的方向。這里面的方向主要有三個(gè)，氧化物、硫化物和聚合物。

早在2000年初，日本汽車產(chǎn)業(yè)界已經(jīng)開始布局固態(tài)電池技術(shù)。其中，豐田、本田、日產(chǎn)、日立選擇了硫化物電解質(zhì)的技術(shù)路線，富士電氣、小原股份選擇了氧化物電解質(zhì)，松下和三洋選擇了鹵化物和聚合物電解質(zhì)的路線。

經(jīng)過大量的探索，這三種技術(shù)路線各有各的優(yōu)勢(shì)和問題，最終結(jié)論簡(jiǎn)單來說就是，越貴越好用。

其中聚合物的成本是最低的，但它也是三者之中最先被放棄的。原因是研究人員發(fā)現(xiàn)，聚合物在常溫下的導(dǎo)電率太低了，會(huì)導(dǎo)致電池充電和放電都很慢，無法滿足新能源車大功率充放電的需求。而要提升它的導(dǎo)電率，得把溫度提升到60攝氏度以上，不適合自然環(huán)境。

三個(gè)里面的第二個(gè)，氧化物，它的導(dǎo)電率適中，但在成本上呢，雖然氧化物材料本身的價(jià)格低，但因?yàn)椴馁|(zhì)比較脆，生產(chǎn)困難，再加上氧化物很堅(jiān)硬，很難與電極貼合的非常緊密，為了填補(bǔ)縫隙呢，一些廠家嘗試添加潤滑液，這就誕生了半固態(tài)電池。雖然一些廠家，比如蔚來等，也在嘗試半固態(tài)，但它比液態(tài)電池的優(yōu)勢(shì)，就沒有那么明顯了。

最終剩下的固態(tài)電池材料，只有硫化物了。硫化物的離子電導(dǎo)率高，有些材料甚至超過了液態(tài)電解質(zhì)，并且材料比較柔軟，容易加工，與正負(fù)電極界面可以很好的貼合在一起。這意味著硫化物電解質(zhì)可以讓固態(tài)電池的能量密度大、功率大、充放電都很快。

聽起來都好，但它最大的問題是成本。硫化物電解質(zhì)的合成，需要使用大量昂貴的硫化鋰（不低于650美元每公斤），這導(dǎo)致成本普遍高于195美元每公斤，而業(yè)界普遍認(rèn)為，硫化物電解質(zhì)的成本，需要降至50美元每公斤以下，才能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。

硫化物固態(tài)電池，除了材料本身貴，工藝也很貴。硫化物的環(huán)境穩(wěn)定性差，易氧化、容易與水汽反應(yīng)，一旦與空氣接觸，就會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變化、離子傳導(dǎo)率降低，還會(huì)釋出有毒氣體，這是非常危險(xiǎn)的，這就需要大量復(fù)雜工藝，來解決問題，比如在合成電解質(zhì)時(shí)，需在惰性環(huán)境下進(jìn)行，對(duì)運(yùn)輸和儲(chǔ)存的要求高，對(duì)電池制造與封裝的要求會(huì)更高，進(jìn)一步推高了成本。

比起聚合物和氧化物，成本問題，反而是固態(tài)電池諸多問題之中，最好解決的一種。通過大規(guī)模的量產(chǎn)，硫化物電解質(zhì)的成本降低只是時(shí)間問題。

02.何時(shí)改變游戲規(guī)則

為了降本，本田希望將固態(tài)電池推廣到汽車以外的市場(chǎng)，更快的規(guī)模化。

這本質(zhì)上還是服務(wù)于汽車，本田希望固態(tài)電池更快規(guī)?；瘧?yīng)用在電動(dòng)車上，因?yàn)檫@是一個(gè)可以幫助本田追上汽車電動(dòng)化潮流的突破性技術(shù)。

“全固態(tài)電池作為一項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)，將會(huì)成為純電動(dòng)時(shí)代游戲規(guī)則的改變者。電池作為電動(dòng)化的關(guān)鍵因素，正在取代支撐汽車發(fā)展至今的發(fā)動(dòng)機(jī)?！北咎锛夹g(shù)研究所代表取締役社長大津啟司（Otsu Keiji）稱，“電池的進(jìn)化將成為本田轉(zhuǎn)型的驅(qū)動(dòng)力，全固態(tài)電池示范生產(chǎn)線的準(zhǔn)備就緒對(duì)于本田而言是一個(gè)重要的里程碑。”

大津啟司所說的改變，指的是電動(dòng)車對(duì)燃油車，乃至于其他形式新能源車，在技術(shù)性能上的全面替代。從產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的維度，本田為代表的日系車企，將固態(tài)電池作為在新能源領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)趕超的技術(shù)砝碼。

本田新的示范生產(chǎn)線占地約27400平方米，已配備了驗(yàn)證每個(gè)生產(chǎn)過程的工具，還支持電池單元的形成和模塊的組裝。本田在示范工廠上投入了約430億日元（約合20億元人民幣）。

▍本田固態(tài)電池示范線

在這條生產(chǎn)線上，工程師可以對(duì)電池生產(chǎn)過程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行測(cè)試和驗(yàn)證。除了固體電解質(zhì)的組裝工藝外，更重要的是，這里可以按照各種比例，混合電極材料。

這就要說到固態(tài)電池的另一個(gè)重點(diǎn)。固體電解質(zhì)的成本，只是固態(tài)電池的難點(diǎn)之一，要真正實(shí)現(xiàn)更大的能量密度，固態(tài)電池還要逐步優(yōu)化正負(fù)極，找到兼容高比容量的材料。在動(dòng)力電池中，正負(fù)電極的材料直接影響的是電池的能量密度。

比如，負(fù)極材料可能會(huì)從石墨向硅基石墨、含鋰負(fù)極，再向金屬鋰負(fù)極升級(jí)，而正極材料，則可能從高鎳三元，向?qū)訝罡讳嚮?，等新型正極材料迭代升級(jí)。

金屬鋰作為負(fù)極材料時(shí)，能量密度高達(dá) 3860 毫安時(shí)每克，是硅基石墨的三到四倍。業(yè)界最期待的，最有顛覆性的固態(tài)電池，負(fù)極就應(yīng)該是金屬鋰。

換句話說，即便固態(tài)電池真正量產(chǎn)裝車，它的商業(yè)化也并非一蹴而就的，而是需要一個(gè)漫長時(shí)間，用于成本的優(yōu)化、技術(shù)的優(yōu)化。

回到開頭的問題，固態(tài)電池真的會(huì)掀起一輪革命嗎？答案是會(huì)，但時(shí)間依然漫長。

現(xiàn)在行業(yè)里對(duì)固態(tài)電池裝車量產(chǎn)的時(shí)間，基本上有了比較準(zhǔn)確的判斷，是在2027年，但初期主要在高價(jià)車上。向中檔和經(jīng)濟(jì)型新能源車的普及還需要一個(gè)漫長過程，預(yù)估是在2030年以后。這個(gè)時(shí)間表，豐田、奇瑞、比亞迪，基本都是一樣的。

真正實(shí)現(xiàn)起來，這里面還有太多的問題沒有解決。主機(jī)廠的觀點(diǎn)與機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)相仿，據(jù)國盛證券預(yù)測(cè)，到2025年，全球固態(tài)電池的需求量將達(dá)到17.3GWh，這個(gè)體量完全無法支撐起大規(guī)模的裝車商業(yè)化，更多是實(shí)驗(yàn)性質(zhì)。而到2030年，這一數(shù)字有望超過200GWh，屆時(shí)，固態(tài)電池對(duì)新能源汽車的影響才會(huì)落地在經(jīng)濟(jì)型產(chǎn)品上。

該不該影響購買決策呢？如果你的預(yù)算高，等得起，可以關(guān)注一下技術(shù)的進(jìn)展，2027不算太遠(yuǎn)了。如果是剛需購車，那著眼現(xiàn)在，或許是最好的選擇。