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皓天鑫
隨著“雙碳”目標(biāo)的持續(xù)推進(jìn)，汽車產(chǎn)業(yè)的能源結(jié)構(gòu)調(diào)整也逐漸提上日程。重卡作為碳排放大戶，也將是節(jié)能減排的重點(diǎn)。
3月26日，在中國電動(dòng)汽車百人會(huì)論壇上，中國電動(dòng)汽車百人會(huì)副理事長、中國科學(xué)院院士歐陽明高表示，換電模式是重卡電動(dòng)化的主要產(chǎn)業(yè)化路徑，工信部已經(jīng)開始重卡換電示范工程，已推出13個(gè)換電模式試點(diǎn)城市，預(yù)測(cè)今年換電重卡銷量將達(dá)到2~3萬臺(tái)。
目前已經(jīng)有不少企業(yè)采購了換電重卡，據(jù)市場(chǎng)反饋，除了在節(jié)能減排方面效果突出，換電重卡相較于傳統(tǒng)的柴油重卡，動(dòng)力強(qiáng)，輸出扭矩大，踩下電門的瞬間，電動(dòng)機(jī)可在第一時(shí)間輸出最大扭矩，起步與提速快，爬坡較輕松，這主要?dú)w功于動(dòng)力電池。
我國動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)化的目標(biāo)為：到2025年，液態(tài)體系電池單體能量密度將達(dá)到350Wh/kg；2030年，液態(tài)電池向固態(tài)電池過渡的固液混合體系電池單體能量密度為400Wh/kg；2035年，準(zhǔn)/全固態(tài)體系電池單體能量密度將達(dá)500Wh/kg。
可以看出，國家對(duì)于電池的單體能量密度的要求在不斷提高，整體上呈現(xiàn)出從液態(tài)體系電池向固態(tài)體系電池轉(zhuǎn)換的趨勢(shì)。
固態(tài)電池是一種電池科技。與現(xiàn)今普遍使用的鋰離子電池和鋰離子聚合物電池不同的是，固態(tài)電池是一種使用固體電極和固體電解質(zhì)的電池。固態(tài)電池的原理與鋰離子電池大致相同，只不過采用了固體電解質(zhì)，能量密度有了很大程度的提升，這也是國家力推固態(tài)電池的原因。
固態(tài)電池從提出到今天也不過六十余年的光景，發(fā)展速度卻令人咋舌。在電動(dòng)汽車需求日益增長、國家政策不斷推進(jìn)的刺激下，車企們也紛紛加碼，開啟了擴(kuò)產(chǎn)之路：
寶馬計(jì)劃在2022年采購測(cè)試用電池，2025年前推出搭載固態(tài)電池的原型車，并在2025年之前開始對(duì)配備全固態(tài)電池的車輛進(jìn)行路測(cè)，在2030年前實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)；
豐田計(jì)劃在2025年與松下合作推出一款使用固態(tài)電池的限量發(fā)售的電動(dòng)汽車；
現(xiàn)代計(jì)劃在2025年試生產(chǎn)配備固態(tài)電池的電動(dòng)車，2027年部分批量生產(chǎn)，在2030年左右實(shí)現(xiàn)全面批量生產(chǎn)。
與現(xiàn)今普遍使用的鋰離子電池和鋰離子聚合物電池不同的是，固態(tài)電池是一種使用固體電極和固體電解質(zhì)的電池。固態(tài)電池的原理與鋰離子電池大致相同，只不過采用了固體電解質(zhì)，能量密度有了很大程度的提升，這也是國家力推、企業(yè)選擇它的原因。
固態(tài)電池的優(yōu)勢(shì)
1.安全系數(shù)較高
固態(tài)電解質(zhì)可以抑制鋰枝晶、不易燃燒、不易爆破、無電解液走漏、不會(huì)在高溫下發(fā)生副反應(yīng)等。大電流下工作不會(huì)因出現(xiàn)鋰枝晶而刺破隔膜導(dǎo)致短路，安全系數(shù)較高；
2.能量密度高，續(xù)航長
基于高鎳三元+硅碳負(fù)極材料，現(xiàn)有體系的鋰電池的能量密度很難突破 300 Wh/kg，根據(jù)我國動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)化的目標(biāo)，固態(tài)電池成為未來電池發(fā)展的必由之路。固態(tài)電池，由于采用了固態(tài)電解質(zhì)，能量密度高、能量?jī)?chǔ)備大、穩(wěn)定性強(qiáng)、充電效率快。同時(shí)，固態(tài)電解液保證了電池的內(nèi)阻，直接克服了液態(tài)電解液長時(shí)間使用導(dǎo)致的續(xù)航嚴(yán)重下降的問題。
3. 電池壽命長，循環(huán)壽命強(qiáng)。固態(tài)電解質(zhì)解決了液態(tài)電解質(zhì)在充放電過程中形成的固體電解質(zhì)界面膜的問題和鋰枝晶現(xiàn)象，大大提升了電池的循環(huán)性和使用壽命，以固態(tài)鋰電池為例，理想情況下能夠達(dá)到45000次循環(huán)左右。
就目前而言，市面上出現(xiàn)的固態(tài)電池多為半固態(tài)電池，即任一側(cè)電極不含液體電解質(zhì)，另一側(cè)電極含有液態(tài)電解質(zhì)的電池。
全固態(tài)電池的發(fā)展仍面臨著一些阻礙。為了兼顧高能量密度、高安全、長壽命等綜合性能，固態(tài)電池需要匹配高比能的正負(fù)極材料，如高鎳三元正極、硅碳負(fù)極、金屬鋰負(fù)極等。此外，成本問題是固態(tài)電池技術(shù)商業(yè)化的最大挑戰(zhàn)，續(xù)航里程與使用成本目前仍是電動(dòng)車的薄弱環(huán)節(jié)。
本屆電動(dòng)汽車百人會(huì)論壇有不少看點(diǎn)：松下、億緯鋰能和比克等企業(yè)熱捧的4680 大圓柱電池、寧德時(shí)代推出的麒麟電池以及SES提出的混合液態(tài)鋰金屬電池概念。
固態(tài)電池能否成為未來電池的主流仍有待時(shí)間驗(yàn)證，但可以肯定的是，它將成為未來電池發(fā)展的一個(gè)新方向。
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