固态电池：风险大，潜在回报更大

电动轿车在欧洲的市场份额仍不到10%，仅占全球销量的一小部分，但轿车制作商和供货商现已在投入数十亿美元开发固态电池，这种下一代技能有望具有更快的充电速度、更好的储能才干和更牢靠的安全性。

轿车制作商们提出了固态电池呈现的各种日期。中国电动轿车制作商蔚来或许是最活跃的，它宣告将在2022年底供给这项技能。

丰田和群众都在固态电池上投入了大量资金，这两家公司都表明，到2025年，它们的轿车将搭载这种技能上路。其他公司则着眼于更远的未来，包含Stellantis（2026年）、宝马（2026年）、戴姆勒（2028年）、雷诺-日产（2026年之后）和现代（不早于2030年）。

固态电池将是下降电池包价格、使电动轿车既挣钱又廉价的要害驱动力。彭博新能源财经（BloombergNEF）表明，大规模出产的固态电池本钱可以仅为现在锂离子电池的40%。

但独立专家持谨慎态度，他们指出，仍有许多令人生畏的技能妨碍有待铲除，包含操作温度高、电解液耐久性和制作方面的应战。

LMCautomotive的动力总成剖析师奥利弗·佩茨尼克（OliverPetschenyk）表明：“在（轿车）职业，咱们还没有看到商业上可行的固态电池。咱们对供货商和规划师实际能达到的日期仍持怀疑态度。固态电池或许要到本世纪20年代末才干实现。”

英国首要的电池研讨机构法拉第研讨所估量，到2030年，固态电池在一切交通用电池中所占份额将不到5%，随着电池制作商扩展出产规模，到2040年，固态电池将稳步上升至30%。

法拉第研讨所表明，对固态电池的研讨是“长时刻的和高危险的，但也有或许获得高回报。”与现在的液态电解质锂离子电池相比，它的首要优点是单位体积的储能添加了70%。

法国剖析公司YoleDevelopement的专家表明，固态电池将从2025-2026年左右逐步推出，初次应用于奢华或高档轿车。

现在的首要应战是找到合适的电解质资料，这种电解质在电芯的阳极和阴极之间使离子移动。最近，Yole公司的米兰·罗西纳（MilanRosina）和沙鲁·阿加瓦尔（ShaluAgarwal）发布了一份关于固态技能的归纳陈述，他们表明，现在一切的解决方案都触及在离子电导、电池寿数和安全性之间进行不行承受的权衡。

资料来源：Yoledevelopment，2021年固态电池陈述▼

Yole电力电子与电池首席剖析师罗西纳表明：“现在，咱们还没有一种与大规模出产兼容的资料组合。这便是为什么咱们有这么多大公司参加进来，并出资于选用不同技能方法的草创公司。”

许多竞争者

考虑到这一点，轿车制作商们正在赶紧举动，树立联盟，甚至收买有前景的技能草创公司。

“在咱们看来，最终的方针是固态电池。”群众轿车零部件部门电池和系统主管弗兰克·布鲁姆（FrankBlome）在2021年春季的动力日（PowerDay）发布会上表明。“更简单的规划带来更高的功能和更低的本钱。”

群众估量，续航路程将进步30%，首要是由于减重。这家轿车制作商与斯坦福大学的子公司QuantumScape进行了近10年的协作。

群众现在出资3亿美元，持有三分之一的股份，并在QuantumScape公司董事会占有一席之地。QuantumScape公司最近宣告正在测验一种10层固态电池，可以在15分钟内充满电。

电动轿车的先驱雷诺也将固态电池视为接下来的一大步。该公司与联盟伙伴日产轿车协作，向美国固态草创企业IonicMaterials出资了6500万美元。

“最终方针是全固态技能。”雷诺集团高档工程总监索菲·施米德林（SophieSchmidlin）在7月份的雷诺EWays电动轿车活动上表明：“从功能和本钱的视点来看，这似乎是真实的游戏规则改动者，为许多技能打破拓荒了路途。”

丰田9月份表明，他们现已在LQ概念车上对固态电池进行了路途测验▼

丰田是仅有一家对固态电池揭露进行路途测验的轿车制作商，测验在其LQ概念车上进行。专家表明，该公司正与松下协作开发一种根据亚硫酸盐的电解质，这是更有出路的方法之一。

其他揭露宣告的联盟包含宝马和福特与SolidPower，后者方案与SPAC（特殊目的收买公司）兼并上市。还有雷诺-日产与Ionic。

首要的电池厂商都十分小心翼翼。Yole的罗西纳表明，他们现已在传统锂离子电池上投入了大量资金，他们以为危险大、本钱高的固态技能既是一种要挟，也是一种商机。

梅赛德斯-奔跑首席技能官萨吉德·可汗（SajjidKhan）在7月份举行的戴姆勒电动轿车战略活动上指出，现在梅赛德斯-奔跑EQS的能量密度为550Wh/L。他说，固态电池“将在相同的封装空间内添加一倍的能量容量，并减轻分量”，一起答应更多的充电循环。

“有了固态电池，咱们有时机从整体上重新考虑电池系统的规划。”可汗补充道。

戴姆勒现在正在运用法国公司BlueSolutions出产的电池，出产一系列运用固态电池的电动巴士eCitaroG。可是这种电池需求预热，这关于私家车来说是不实际的。

运用固态电池的奔跑eCitaro巴士现已向德国的几个城市供给▼

固态电池在充电时刻方面也有优势。群众估量，一辆装有77kWh电池的ID.4电动SUV现在需求25分钟才干添加450公里的续航路程（从10%的电量添加到80%），但固态电池可以将这一时刻缩短到12分钟。

另一个要害的优点是安全。近年来，与火灾有关的电池召回给轿车制作商和供货商造成了数十亿欧元的损失。在最近的案例中，雪佛兰召回了自BoltEV上市以来出产的一切14.1万辆电动轿车，估量本钱为20亿美元。电池供货商LG化学同意向雪佛兰付出19亿美元以补偿本钱。

2020年，福特召回6.9万辆翼虎插电式混合动力车，本钱为8亿美元。2021年2月，现代轿车表明将斥资9亿美元更换8.2万辆电动轿车的电池系统。

固态电池可以减轻这一危险，由于它们不运用易燃电解质，而且固态电解质应该作为一个盾牌，避免树突的生长——树突是一种尖刺状的藻类状锂堆积，可以在阳极上构成，穿过电解质并击穿隔阂，导致短路，从而引发火灾。

佩茨尼克说：“树突的削减可以使电芯寿数更长，可以承受更大的负荷，一起下降火灾危险，特别是不再需求易燃的液体电解质。”

Yole的剖析师阿加瓦尔和罗西纳说，固态电池树突构成的危险较小，但仍然存在，由于即使是固体电解质也有颗粒或缺点，不应该答应它们生长。

最终，专家说，只要将固态电芯拼装成电池包并集成到电动轿车中，才会看到一些优点。

假如固态电池确实更安全，那就意味着电动轿车将需求更少的坚固部件（也更廉价）来确保安全运行。他们也或许需求更少的冷却，罗西纳说，这意味着从电池中提取的电量可更少地用于冷却，而更多地用于续航。

结构上的差异

在传统的锂离子电芯中，锂离子在正极和负极之间活动，对电池进行放电和充电。负极被称为阳极，正极被称为阴极，被一个答应离子经过的隔阂分隔。在阳极和阴极之间是液体电解质。

相比之下，锂离子固态电池将隔阂和电解质结合成一个单一的固体物质。因而，电池可以做得更薄，这意味着相同大小的空间可以容纳更多的固态电芯。

在能量密度方面，固态电池的密度可以达到900至1300Wh/L，而传统锂离子电池的最高密度或许最高只要1000Wh/L左右。

轿车制作商可以利用这一点，在相同的尺度和分量的情况下添加续航路程，或经过保持分量来削减电池包的尺度。

进入大规模出产

专家表明，尽管固态电池或许用于车队或公共交通（需求预热的电池或许是一个技能死胡同），但固态电池很或许首先呈现在高档轿车上，或作为较廉价车型的高功能选项。

阿加瓦尔和罗西纳表明，这是由于制作一个可以满足特斯拉或群众轿车等群众市场需求的超级工厂是不行行的，这两家公司每年将出产数十万辆电动轿车。

到2025年及其后几年，初始需求或许只要每年2至3GWh，这意味着在传统锂离子电池价格下降之际，固态电池的本钱会更高。

专家表明，随着固态电池出产规模的扩展，价格将会下降，但未来将面对一系列不同寻常的应战。

丰田、三星等公司正在研讨的亚硫酸盐电解液会产生有毒的亚硫酸氢（H2S气体）。一般来说，电池必须在真空中拼装，这关于大规模出产是不行承受的。而薄的固体电解质十分软弱。

罗西纳表明，与从内燃轿车向电动轿车的改变相似，向固态电池的改变将需求一系列新的才干、潜在的裁人、工厂设备的重大改变和新的资料供应链。

他说，“固定本钱将不利于固态电池的商业化状态。”