編譯 / 路 行

設(shè)計(jì) / 琚 佳

來源 / Automotive News、The Driven等，作者：Peter Sigal、Joshua S. Hill等

梅賽德斯-奔馳于本月與美國初創(chuàng)公司Factorial合作，開始在道路上測試固態(tài)電池。在電池尺寸和重量不變的情況下，固態(tài)電池可使純電EQS測試車?yán)m(xù)航里程增加25%，續(xù)航里程超過1000公里。

自2021年以來，梅賽德斯-奔馳已向Factorial投資了數(shù)百萬美元，該公司正在其固態(tài)電池中推廣鋰金屬陽極。2024年夏天，F(xiàn)actorial向梅賽德斯-奔馳交付了采用公司專有FEST?（Factional電解質(zhì)系統(tǒng)技術(shù)）固態(tài)平臺(tái)的鋰金屬固態(tài)電池電芯，這是該公司首次向全球OEM廠商交付鋰金屬固態(tài)電池B樣品。

這家位于馬薩諸塞州的公司表示，其Factorial電解質(zhì)系統(tǒng)技術(shù)可以集成到現(xiàn)有的傳統(tǒng)鋰離子電池制造中，從而有可能解決固態(tài)電池的主要問題。

與傳統(tǒng)的濕電解質(zhì)電池相比，固態(tài)電池具有更高的能量密度、更快的充電速度和更高的安全性，但難以大規(guī)模生產(chǎn)。迄今為止使用的鋰離子電池具有液體電解質(zhì)和位于負(fù)極和正極之間的隔膜，而固態(tài)電池將隔膜和電解質(zhì)結(jié)合在固體介質(zhì)中。因此，電池可以做得更薄。

盡管固態(tài)電池具有潛在優(yōu)勢，但對(duì)于汽車行業(yè)來說，它仍然有些遙遠(yuǎn)。研究人員和初創(chuàng)公司仍在試驗(yàn)電解質(zhì)材料，脆性問題仍然存在。

基于“浮動(dòng)”電池載體的專利

測試車是梅賽德斯-奔馳公路和賽道團(tuán)隊(duì)的工程師與美國固態(tài)電池初創(chuàng)公司Factorial Energy合作取得的成果。

梅賽德斯-奔馳電池系統(tǒng)能力中心和梅賽德斯AMG高性能動(dòng)力總成 (HPP) 的工程師開發(fā)了一種采用Factorial電池的固態(tài)電池原型，HPP為其同名賽車隊(duì)以及邁凱輪和阿斯頓馬丁提供一級(jí)方程式賽車引擎。然后，該原型電池被集成到EQS轎車中，只需稍加修改即可容納固態(tài)電池及其運(yùn)行所需的配件。

梅賽德斯-奔馳表示，固態(tài)電池組更薄更輕，在相同尺寸和重量的情況下，能量密度更高，續(xù)航里程更長

該專利基于“浮動(dòng)”電池載體，以適應(yīng)充電和放電時(shí)電池材料的變化。電池充電時(shí)，材料會(huì)膨脹，放電時(shí)則收縮。在充電和放電過程中，電池內(nèi)部材料的膨脹和收縮由與電池體積相互作用的氣動(dòng)執(zhí)行器輔助進(jìn)行，從而影響電池的性能和壽命。

梅賽德斯-奔馳官方表示，首次實(shí)驗(yàn)室車輛測試已于2024年底在斯圖加特進(jìn)行，其在2月20日的資本市場日上宣布了與Factorial的測試，但并未公布量產(chǎn)時(shí)間表，盡管幾年前該公司曾將2028年定為量產(chǎn)目標(biāo)。

未來幾個(gè)月，奔馳表示將通過廣泛的實(shí)驗(yàn)室和道路測試進(jìn)一步測試固態(tài)電池及其在電動(dòng)汽車中的整體性能

Factorial表示，梅賽德斯-奔馳的測試是鋰金屬固態(tài)電池首次被集成到量產(chǎn)汽車中。

近年來，固態(tài)電池已成為熱門話題，尤其是在電動(dòng)汽車領(lǐng)域。通過使用固體電解質(zhì)代替液體，固態(tài)電池提高了電池的安全性，同時(shí)還允許使用鋰金屬等新陽極，其性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)鋰離子電池，并提供梅賽德斯奔馳所說的“下一代能量密度”。

具體來說，梅賽德斯-奔馳預(yù)測固態(tài)電池技術(shù)將能夠?qū)⑵囯姵氐闹亓磕芰棵芏忍岣咧?50Wh/kg，相比之下，當(dāng)今使用的典型鋰離子電池的能量密度約為200至300Wh/kg，但最近的研究表明，實(shí)驗(yàn)室中鋰離子能量密度水平有更高的潛力。

各家車企固態(tài)電池時(shí)間表

作為Factorial的合作伙伴之一，Stellantis已向Factorial投資了7500萬美元，但在測試該公司的電池方面略遜于梅賽德斯。該公司表示，將在2026年推出基于STLA Large平臺(tái)的道奇Charger Daytonas示范車隊(duì)。

現(xiàn)代于2021年與Factorial建立合作伙伴關(guān)系，但投資金額尚未公開?，F(xiàn)代計(jì)劃3月份向公眾展示全固態(tài)電動(dòng)汽車電池試點(diǎn)生產(chǎn)線，并于2030年啟動(dòng)全固態(tài)電池量產(chǎn)。

其他汽車制造商對(duì)固態(tài)電池給出了不同的時(shí)間表。

寶馬近期表示，固態(tài)電池技術(shù)的商業(yè)化成本仍然過高，目前依舊將重點(diǎn)放在第六代傳統(tǒng)電池技術(shù)上。據(jù)《Autocar》雜志報(bào)道，寶馬下一代電池技術(shù)副總裁馬丁·舒斯特(Martin Schuster)表示，固態(tài)電池還需要八年時(shí)間才能成為必需品。

雷諾幾年前宣布與空客在固態(tài)電池領(lǐng)域建立合作伙伴關(guān)系，目前該公司專注于無鈷鋰離子電池，盡管該公司表示固態(tài)電池仍然是其目標(biāo)。

大眾與美國初創(chuàng)公司QuantumScape在去年7月11日宣布合作，前者的電池部門PowerCo將獲得基于QuantumScape技術(shù)批量生產(chǎn)電池單元的許可。根據(jù)協(xié)議，PowerCo每年將能夠生產(chǎn)高達(dá)40GWh的固態(tài)電池，且未來還有望擴(kuò)展至80GWh，這一產(chǎn)量足以滿足每年約100萬輛電動(dòng)汽車的電池需求。

采用 QuantumScape技術(shù)的24層原型電池單元

豐田多年來一直在汽車上測試固態(tài)電池，其生產(chǎn)固態(tài)電池的計(jì)劃已得到日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省的許可，正式啟動(dòng)生產(chǎn)的時(shí)間定在2026年。初期“限量生產(chǎn)”，但將在2027年和2028年逐步擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，2030年之后量產(chǎn)。

2023年2月，日產(chǎn)宣布已成功開發(fā)出全固態(tài)電池，目標(biāo)是2025年試生產(chǎn)，2026年將首先在測試車上搭載全固態(tài)電池進(jìn)行道路測試，2028年生產(chǎn)一款由固態(tài)電池驅(qū)動(dòng)的全新電動(dòng)汽車。

比亞迪最近表示，已于2024年完成60Ah全固態(tài)電池的中試下線，并計(jì)劃在2027年左右啟動(dòng)全固態(tài)電池的批量示范裝車應(yīng)用，2030年后實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)上車。