最近大家討論“固態(tài)電池”的聲音越來越多。這不國內(nèi)好幾家車企都宣布高端車型搭載“固態(tài)電池”了么?緊接著VIVO和OPPO的高端旗艦手機也搭載“固態(tài)電池”亮相,并公開展示了“零下20度續(xù)航不縮水”的超強實力,可謂是賺足了眼球和關(guān)注度。
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但是,此“固態(tài)電池”非彼“固態(tài)電池”!目前國內(nèi)宣稱的“商品化的固態(tài)電池”其實只不過是“半固態(tài)”而已!——所以“半固態(tài)電車”值得買么?還是說我們可以等待“全固態(tài)”的到來?還有,我們距離“全固態(tài)”還有多遠(yuǎn)?今天我們來聊聊電池。
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傳統(tǒng)“液態(tài)電池”
原理決定危險性
傳統(tǒng)鋰電池叫做“液態(tài)電池”,有“四大件”構(gòu)成:正極、負(fù)極、隔膜、電解液。其中隔膜是用來隔離正極和負(fù)極(不讓正極負(fù)極碰一起),防止短路的部件。通常是一層塑料纖維膜。而電解質(zhì)是液體狀態(tài)的。就和傳統(tǒng)的鉛酸電池一樣,里面的電解質(zhì)(硫酸液體)可以倒出來。
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液態(tài)電池的安全性、低溫性能、高溫性能都存在一些不盡如人意的地方。這是液態(tài)電解質(zhì)天生的特性導(dǎo)致的問題。大家都知道,液體遇到高溫會蒸發(fā),溫度達(dá)到一定程度甚至?xí)序v(和燒開水一樣)。
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傳統(tǒng)液態(tài)電池也是如此。液體電解質(zhì)蒸發(fā)成氣體后,體積不斷膨脹,于是電池內(nèi)壓力越來越大,最終引發(fā)爆裂事故。而另一方面,低溫下,液體本身就可能凍結(jié)(冰點)。而鋰電池的電解質(zhì)里含有各種金屬火鹽類,低溫下鹽類還會析出,結(jié)晶。運氣不好的話會刺破電池隔膜,導(dǎo)致內(nèi)部短路,最終起火出事。
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“半固態(tài)電池”
依然有“四大件”構(gòu)成
此外,傳統(tǒng)液體電池刺穿后,電解質(zhì)還會漏出來,造成其他危險。于是乎人們就提出,能不能減少電解液的用量?就算我暫時找不到替代品,但減少用量總歸是好的。用量少了,危險系數(shù)相對也能小一點?;谶@一思想,“半固態(tài)電池”就被發(fā)明出來了。
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所謂“半固態(tài)”,依然還是“四大件”構(gòu)成的。只不過液體電解質(zhì)用量減少,然后還添加了一些東西進(jìn)去,把液體做成“果凍”一樣的東西(專業(yè)叫“凝膠狀”)。這樣一來,電解質(zhì)就基本無法自由流動了。
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“果凍”狀態(tài)的電解質(zhì),在高溫、低溫、安全性方面相比傳統(tǒng)電池都有很大的進(jìn)步。比如:零下20度基本容量不降、再比如用釘子直接刺穿電芯,電芯基本可以做到“連煙都不冒”的程度。
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“半固態(tài)電池”
雖有進(jìn)步,但不徹底
而且“半固態(tài)”電池容量也更大,同樣體積和重量的電池,可以儲存更多電力,這意味著車子可以跑更遠(yuǎn)續(xù)航。種種優(yōu)勢下,目前車企都盯上了“半固態(tài)”電池。比如上汽智己、比如蔚來150度電的那款ET7,比如東風(fēng)以及旗下嵐圖等等品牌。
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但幾乎所有使用“半固態(tài)”電池的車企,都喜歡對外“簡稱”,說自己的車搭載了“固態(tài)電池”?!?這里你可以看出,其實是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹R驗檫@種電池依然沒有徹底擺脫液態(tài)電解質(zhì)的“先天問題”。比如“針刺測試”,它能抗住1根、2根針,但未必扛得住3根、5根(雖然已經(jīng)很好)。
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“全固態(tài)”電池才是未來方向
但還需要“等一等”
因此,我們最期盼的鋰電池,是“全固態(tài)”電池。也就是“用純粹固態(tài)(粉體)電解質(zhì)代替一切液體電解質(zhì)”的技術(shù)。因為不含任何液體,所以自然就無所謂高溫低溫(不可能沸騰,也不能結(jié)冰)了。
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而且這一類電池,可以只有“三大件”構(gòu)成。正極、負(fù)極、固體電解質(zhì)。直接就不需要隔膜了!所以電池結(jié)構(gòu)更緊湊,可以做到更夸張的能量密度。當(dāng)然,純粹固態(tài)(粉體)電解質(zhì)的研發(fā)難度非常之高。目前真正做出來的沒幾家。
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目前全球范圍內(nèi),宣稱已經(jīng)掌握“全固態(tài)”電池技術(shù)的企業(yè)已經(jīng)好幾家了。國內(nèi)國外都有。比如大眾汽車在未來將會“御用”的美國QuantumScape電池……然而目前全世界唯一量產(chǎn)的也就臺灣輝能一家……
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目前臺灣輝能已經(jīng)和梅賽德斯奔馳成了戰(zhàn)略合作伙伴。而輝能方面也已經(jīng)給他們提供了很多電芯樣品供測試??梢姴痪玫膶?,奔馳也會憑借著電池性能卷土重來!至于臺灣輝能的電池有多安全?我只能說:別說針刺了,就是剪刀直接剪都沒事!