据调查,超过60%的中国电动汽车车主对车辆的续航表现表示担忧,但好消息是,固态电池这一新兴技术有望改变这一局面!
固态电池能量密度可高达500Wh/kg,几乎是传统锂离子电池的两倍之多,有实验表明,固态电池在用了1000次之后,还能保持80%以上的电量,但传统的锂离子电池在用了500次之后,电量就只剩70%左右了。
如今众多知名企业,如丰田、三星SDI和量子景程,都在全力投入固态电池的研发。
面对全球范围内固态电池技术的飞速发展,人们不禁会问:中国是否感受到了“弯道超车”的压力?我们会被其他国家超越吗?
显然不!中国早已有远见地投入了许多,并且就在最近发起了总攻!
液态锂电池将成历史?汽车锂电池VS固态电池,究竟有何不同?
中国并未停滞不前。作为液态及半固态锂离子电池领域的佼佼者,中国如今也在固态电池领域,展现出了强大的研发实力。
在技术发展上,中国采取了双管齐下的策略,一方面致力于提升现有半固态锂离子电池的性能和安全性,确保其在市场上的持续竞争力;另一方面,大力投入全固态电池的研发,力求在未来电池领域抢占先机。
固态电池的优势使其在理论上有可能取代液态锂电池。然而,液态锂电池经过多年的发展,已在生产成本、制造技术和供应链上形成了完善的体系。液态锂电池的生产工艺成熟,规模效应显著,成本较低。液态锂电池技术已经非常成熟,且能够满足大多数电动汽车的需求。
液态锂电池在性能和循环寿命方面表现稳定,适用于广泛的应用场景。从工厂运营的角度来看,液态锂电池的生产线已经高度自动化和标准化,转换为固态电池生产线需要大量的资本投入和技术调整。
因此目前中国采用的是双轨并行的方式,这样不仅使我们在短期内,保持电池技术的全球领先地位,还能有效应对其他国家技术突破带来的挑战。在推动行业合作方面,中国顶尖的电池企业如比亚迪和宁德时代等,共同建立中国全固态电池协同创新平台(CASIP)。
电池大战,中国能否保持领先?
CASIP联盟包括了比亚迪的FinDreams Battery、宁德时代(CATL)、中创新航(CALB)、亿纬锂能(EVE Energy)、国轩高科(Gotion High Tech)和蜂巢能源(SVOLT)等业内领军企业,它们共同研究固态电池和供应链的发展,推动中国固态电池领域进入新的合作与创新阶段。
2021年,中国发布了《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》,明确提出要加大对新型电池技术的研发投入,包括固态电池。在此背景下,多家中国企业加大了在固态电池技术上的投资力度。
以宁德时代(CATL)为例,这家全球最大的电池制造商,已经在固态电池的研发上取得了显著进展。宁德时代(CATL)计划在2025年实现固态电池量产,能量密度有望达到400Wh/kg,比现有的液态锂电池提高50%以上。CATL还在上海建立固态电池研发中心,汇集了全球顶尖人才,致力固态电池技术的突破。
比亚迪(BYD)也在固态电池领域取得了重要进展。2022年,比亚迪宣布,其固态电池技术已经通过了一系列严格的测试,预计将在2024年实现商用化。比亚迪的固态电池不仅在能量密度上有显著提升,还在安全性和充电速度方面表现出色。
孚能科技和一汽合作,将半固态和全固态电池,成功应用于商用车。上汽集团也计划,在2024年推出的IM L6轿车上使用半固态电池,这是固态电池在乘用车市场的重要应用突破。
中国政府制定了目标,要主导全球电池市场,为此拨款超过60亿元人民币,用于支持固态电池的研发项目。CATL、Nio支持的WeLion新能源技术、比亚迪、一汽、上汽和吉利等国内知名企业,纷纷参与其中,共同推动中国固态电池技术的发展。
固态电池一统天下?还是氢能源等黑科技逆袭?
其实电动汽车能源的发展,并非仅局限于固态电池这一领域。尽管固态电池拥有诸多优点,但在推广和应用过程中仍然面临一些挑战。首先,固态电池耐用性是一大考验。为了提升固态电池的使用寿命和稳定性,阴极、阳极和固体电解质之间,必须实现良好的配合与协作,以应对频繁的充放电循环。
其次,批量生产固态电池也是一大挑战。在商业领域,目前仅有小型固态电池能实现批量生产,且大多用于可穿戴设备和机器人上。为了满足电动汽车的大规模需求,扩大固态电池的生产规模,对电池生产商来说,需要克服许多技术难度和生产成本的挑战。
此外,固态电池对湿气非常敏感,要求在生产过程中必须保持低湿度环境。这需要使用专门的设备和工艺,增加生产的复杂性和成本。因此,如何在保证固态电池性能的同时,实现高效、低成本的批量生产,仍是我们需要解决的问题。
事实上,众多创新技术如氢燃料电池、超级电容器等,也将在其中扮演举足轻重的角色。氢燃料电池,是一项极其环保的清洁能源技术,核心原理是通过氢气和氧气的化学反应,产生电能,其唯一的副产品就是水,真正实现了零排放。
丰田作为氢燃料电池领域的佼佼者,成功将Mirai推向市场,使其成为少数可量产的氢燃料电池车型。丰田Mirai堪称氢燃料电池车的典范。据悉,Mirai只需加注一次氢气,便能轻松行驶超过500公里,且加氢过程仅需几分钟。
氢燃料电池车,在环保和续航方面具有显著优势,但其广泛应用仍面临一些挑战,如氢气生产成本高昂、加氢站建设不足等问题。
另外一种创新技术是超级电容器,这是一款高效能量储存神器。它的充电速度极快,耐用性极佳,即使经过上千次充放电,性能依然稳定。然而,超级电容器能量密度相对较低,尚不能完全替代电动汽车的电池。不过,在特定场合下,超级电容器依然具有显著优势。
以麦克斯威科技(MaxwellTechnologies)为例,该公司研发的新型超级电容器,仅需数秒即可完成充电,经过长时间使用后,仍能保持优异性能。超级电容器技术在需要频繁充放电的领域,如公交车队、物流车队等,具有广阔的应用前景。
技术的多元化,将使得不同的储能技术,能够各自发挥所长,找到适合自己的应用场景。固态电池可能会凭借高能量密度和安全性,受乘用车和高端电动车市场的青睐;氢燃料电池、则因其长续航和快速加注的特性,可能在大货车和长途旅行中占据一席之地。
未来的电动汽车,也会呈现技术融合与互补的趋势。不同的储能技术,将会相互结合,形成更为完善的储能系统,满足用户对于续航里程、充电速度等多方面的需求。比如,固态电池与超级电容器的结合,能够确保车辆拥有足够的续航能力,又能在短时间内完成快速充电。
当然,这一切都离不开政策与市场的作用。市场的需求,是技术创新的不竭动力;而政府的政策导向,将决定技术发展的方向。
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