

在过去的几年里,固态电池(SSBs)一直是电动汽车的“圣杯”。有时人们谈论它就像谈论传说或鬼故事一样,固态电池承诺更长的续航里程和更快的充电速度,但似乎总是遥不可及。
这种状况可能正在改变。宝马和福特等几家汽车制造商已经投资了电池制造商Solid Power。该公司成立于2011年,声称其固态电池将比锂离子电池更安全,能量密度更高,成本更低。福特F-150 Lightning的首席工程师Linda Zhang表示,该公司目前并未采用固态电池,但“我们肯定在关注”。
鉴于Lightning目前非常受欢迎,蓝椭圆(福特)正竭尽所能地满足现有需求。然而,在车辆中引入另一项新技术绝不能是一项遥远的计划。
那么,固态电池是如何工作的呢?
GMC新款Hummer EV的底盘本身就非常庞大,Ultium平台上的24块叠层电池单元为这款重型车增加了近3000磅的重量。Hummer EV的动力来自于一种专有的NCMA组合(镍、钴、锰和铝),这些材料被封装在锂离子电池技术中,类似于您智能手机中的电池。
常用的电动汽车电池由正极、负极、隔膜和液体电解质组成。行驶时,电池内部带正电的锂离子被吸引到正极,电子则通过高压电路穿梭。而固态电池则使用固体电解质代替液体。
这有什么区别呢?固态电池不仅更轻、能量密度更高,能在更小的空间内提供更多能量,而且还更坚固。想象一下水床和普通床垫。如果一个物体用力压在水床上,泄漏(并淹没房间)的风险很高。而坚实的床垫可以承受更多损坏而不会损坏。目前的锂离子电池容易因温度变化而膨胀,并且在发生碰撞时也可能发生泄漏。固态电池则以不易起火和功能(如快速充电)更稳定而闻名。
当前锂离子电池与固态电池对比
固态电池将提供比续航里程增加和稳定性提高更多的优势。AutoPacific分析师Robby DeGraff告诉《PopSci》,当今许多电动汽车都采用熟悉的“滑板式”架构(即整齐地放置在乘客舱地板下方、前后桥之间的宽大锂离子电池组)。转向更小、更高效的固态电池会影响整车的结构。
DeGraff说:“转向固态电池可能意味着我们将看到进一步最大化内部空间的新可能性,以及在设计电动汽车整体形状方面更加灵活。当固态电池准备好大规模投入使用时,我认为这将是电动汽车持续发展的一个转折点。固态电池可能会解决消费者在决定购买全电动汽车时最大的顾虑之一:里程焦虑。”
固态电池的充电速度也更快,这是电动汽车普及的另一个障碍。对于汽车制造商来说,这些电池有潜力为电动汽车的设计开辟新的途径,因为固态电池组更易于打包、更紧凑、更安全。
总部位于布鲁塞尔的欧洲交通与环境联合会(European Federation for Transport and Environment)称,与液体锂离子电池相比,固态电池还有可能将电动汽车电池的碳足迹减少高达39%。该联合会表示,虽然制造固态电池需要比当前锂离子技术多35%的锂,但它也需要更少的石墨和钴。
为什么这么慢?
固态电池的承诺听起来诱人。然而,需要注意的是,这项技术尚未完全开发且未经测试,所以还需要一段时间。本田先进技术传播负责人Chris Martin告诉《PopSci》,开发适合固态电池的最佳材料以及建立高效的生产流程都极具挑战性。
Martin解释说:“在电池等化学产品中,通常在实验室中制造小尺寸、小批量的电池要容易得多;而大规模生产更大的产品则要困难得多。本田在近10年前就开始开发全固态电池技术,我们预计还需要更多时间才能达到本田严格质量标准的大规模生产。”
Martin表示,本田正在取得进展,并将投资约430亿日元(近3亿美元)在日本栃木县建立一条试点生产线,以生产固态电池,目标是在本十年的下半年将搭载全固态电池的电动汽车推向市场。