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07
2024
-
05
固態(tài)電池技術(shù)加速導(dǎo)入 新能源商用車或迎新突破
作者：
李亞楠
固態(tài)電池的“熱風(fēng)”，終于吹到了商用車領(lǐng)域。
近日，固態(tài)電池在商用車行業(yè)產(chǎn)業(yè)化提速的消息紛至沓來。先是一汽解放宣布與孚能科技共建戰(zhàn)略聯(lián)盟，雙方將攜手推廣半固態(tài)、固態(tài)電池商用車市場及產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展；隨后，福田汽車在互動平臺透露，其正在輕卡上展開半固態(tài)電池的技術(shù)研發(fā)與搭載測試。
那么，固態(tài)電池在商用車領(lǐng)域應(yīng)用前景究竟如何？
優(yōu)勢不小 帶動新能源商用車技術(shù)升級
動力電池是電動汽車的硬件“心臟”，其技術(shù)每一次創(chuàng)新與突破，都能引發(fā)行業(yè)格局的重大變化。目前，新能源汽車動力電池市場主要以液體鋰電解質(zhì)電池為主，經(jīng)過多年技術(shù)開發(fā)，其潛力被深度挖掘，關(guān)鍵材料性能均已接近理論極限，但仍難以滿足用戶日益增長的高性能需求。
在此背景下，市場迫切期待電池技術(shù)實現(xiàn)革命性突破。經(jīng)過行業(yè)和相關(guān)企業(yè)的不懈探索，固態(tài)電池逐漸嶄露頭角，被視為鋰離子電池升級的重要方向。中國科學(xué)院院士歐陽明高曾公開表示，全固態(tài)電池是下一代電池的優(yōu)選方案之一，也是下一代電池技術(shù)競爭的關(guān)鍵制高點。
固態(tài)電池之所以被全行業(yè)寄予厚望，甚至被視為動力電池的終極解決方案，主要是因為其擁有卓越的性能優(yōu)勢，理論上能夠完美規(guī)避液態(tài)電池的所有痛點。
首先是高安全性。與傳統(tǒng)鋰離子電池使用的液態(tài)電解質(zhì)不同，固態(tài)電池采用固態(tài)電解質(zhì)來傳導(dǎo)離子，不含易燃易爆、易揮發(fā)等成分，從根本上解決了液態(tài)電池的關(guān)鍵安全隱患；其次是高能量密度。固態(tài)電解質(zhì)更穩(wěn)定、電化學(xué)窗口更高，可以與更高能正、負極活性材料相匹配，從而顯著提升能量密度，理論上限可達500Wh/kg，遠高于液態(tài)電池的350Wh/kg。另外，全固態(tài)電池的適用溫度范圍更廣，續(xù)駛能力幾乎不會因環(huán)境溫度變化而受到影響。
作為一種新型電池技術(shù)，固態(tài)電池順應(yīng)了鋰電池追求更高性能及安全性的發(fā)展趨勢，且具有充電速度快、循環(huán)性能好等諸多優(yōu)勢，不僅有望在乘用車領(lǐng)域開辟新的發(fā)展空間，更與新能源商用車對高性能電池的迫切需求高度契合。
對此，有業(yè)內(nèi)專家指出，相比乘用車，商用車產(chǎn)品類型多、場景豐富、工況復(fù)雜，對動力電池技術(shù)的創(chuàng)新要求更高，除了要滿足高安全性、長續(xù)駛里程等基本需求外，還需具備補能快、寬溫域、低能耗、動力強勁及自重輕等特點。固態(tài)電池以其出色的性能指標，有望更好地解決行業(yè)當前存在的痛點，為新能源商用車技術(shù)發(fā)展提供新思路。
一汽解放相關(guān)負責(zé)人表示，相較于傳統(tǒng)液態(tài)電池，固態(tài)電池在充能速度、能量密度、安全性等方面具有顯著優(yōu)勢。近期，多家商用車企業(yè)開展半固態(tài)及固態(tài)電池的研發(fā)與測試，無疑將推動新能源商用車技術(shù)水平實現(xiàn)跨越發(fā)展，進而助推商用車加速向電動化轉(zhuǎn)型。
難度不小 量產(chǎn)應(yīng)用仍面臨多方掣肘
如今，固態(tài)電池已成為全球動力電池領(lǐng)域競爭的焦點，國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈正積極部署，不僅加快固態(tài)電池的研發(fā)進度，還將其裝車量產(chǎn)提上議程。展望未來，固態(tài)電池的發(fā)展前景無疑值得期待。
據(jù)業(yè)內(nèi)機構(gòu)預(yù)測，2024年全球固態(tài)電池（含半固態(tài)電池）需求量預(yù)計達到2.3GWh；到2030年有望增長至220GWh。在此期間，年均復(fù)合增速預(yù)計高達114％，對應(yīng)的市場規(guī)模也將大幅提升，預(yù)計2024年將達到19.5億元，2030年將攀升至1162.3億元。
隨著更多投產(chǎn)項目的推進及合作的深化，固態(tài)電池在商用車領(lǐng)域的重要性將日益凸顯。不過，就當前情況來看，固態(tài)電池商業(yè)化進程仍需一定時間，實現(xiàn)推廣應(yīng)用尚需克服諸多難題。
“近年來，固態(tài)電池的創(chuàng)新研發(fā)取得令人矚目的成果，行業(yè)內(nèi)也掀起一股量產(chǎn)裝車的熱潮，充分顯示出其產(chǎn)業(yè)化提速的趨勢。但同時也應(yīng)清醒地認識到，目前裝車應(yīng)用的多為半固態(tài)電池，且仍處于樣車或小批量示范運營階段，全固態(tài)電池尚未實現(xiàn)從實驗室到量產(chǎn)應(yīng)用的跨越。”車夫咨詢合伙人曹廣平告訴記者，盡管固態(tài)電池具有電解質(zhì)薄、能量密度高等優(yōu)勢，但在界面阻抗、電池壽命、膨脹特性、生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品價格等方面仍需逐步突破，短期內(nèi)實現(xiàn)商業(yè)化的可能性相對較小。
據(jù)介紹，從液態(tài)電池向半固態(tài)、全固態(tài)電池轉(zhuǎn)變，關(guān)鍵在于電解質(zhì)的革新，這從技術(shù)、成本和制造工藝等角度來看，都是極具挑戰(zhàn)的。在技術(shù)層面，固態(tài)電解質(zhì)面臨的離子輸運機制、鋰枝晶生長機制以及多場耦合下的失效失控機制等核心問題亟待解決。同時，對于具有生產(chǎn)工具屬性的商用車來說，固態(tài)電池的充電速度和循環(huán)壽命也需進一步提升；在成本方面，由于制造過程需使用高純度材料和先進工藝，且制程復(fù)雜，導(dǎo)致生產(chǎn)成本高企，這在一定程度上限制了固態(tài)電池的量產(chǎn)。此外，固態(tài)電池上下游產(chǎn)業(yè)鏈的配套尚不完善，回收利用問題同樣亟待解決。
由此可見，固態(tài)電池在商用車乃至整個汽車領(lǐng)域的商業(yè)化應(yīng)用仍面臨諸多挑戰(zhàn)，這要求相關(guān)企業(yè)持續(xù)加大技術(shù)研發(fā)力度，努力降低生產(chǎn)成本。根據(jù)主流車企和電池廠商的時間規(guī)劃，固態(tài)電池量產(chǎn)節(jié)點大致在2030年左右。但目前來看，固態(tài)電池未來的量產(chǎn)進度仍充滿不確定性，能否如期實現(xiàn)商業(yè)化尚難預(yù)測。在這種情況下，半固態(tài)電池作為液態(tài)電池向全固態(tài)電池過渡的中間產(chǎn)品，正成為企業(yè)競相布局的焦點，并有望率先在商用車領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
商用車新能源技術(shù)路徑趨于多元化
作為新興的動力電池選擇，固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化落地尚需時間的積累與沉淀。盡管距離達成終極目標仍“道阻且長”，但隨著技術(shù)不斷突破和成本逐步降低，固態(tài)電池的普及應(yīng)用終將“行則將至”。
屆時，新能源商用車的續(xù)駛里程有望得到顯著提升，同時充電速度更快，安全性更高，使用壽命也將大幅延長。這一變革將為新能源商用車行業(yè)帶來前所未有的發(fā)展機遇，推動商用車電動化從傳統(tǒng)液體電池逐步邁向固態(tài)電池的新時代。與此同時，商用車行業(yè)現(xiàn)有的多元化動力、燃料解決方案也將并存共進，共同助力商用車行業(yè)轉(zhuǎn)型升級。
如今，眾多企業(yè)紛紛加快在固態(tài)電池領(lǐng)域的布局，接下來的動力電池“搶灘登陸戰(zhàn)”將會變得愈發(fā)激烈。而商用車作為汽車新能源化的重要一環(huán)，產(chǎn)業(yè)鏈上的企業(yè)更應(yīng)抓住新一輪機遇，積極推動固態(tài)電池的研發(fā)與商業(yè)化進程。
此次，一汽解放與福田汽車的積極嘗試，正是探索商用車電動化發(fā)展的一個縮影。雙方將充分發(fā)揮在技術(shù)、市場等方面的優(yōu)勢，推動固態(tài)電池在商用車領(lǐng)域的應(yīng)用，為行業(yè)轉(zhuǎn)型升級注入強勁動力。鑒于目前半固態(tài)電池已初步取得成果優(yōu)勢，未來或?qū)⒂懈嗥髽I(yè)迎難而上，勇攀全固態(tài)電池技術(shù)的“珠峰”，為新能源商用車產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來更多助力。
原載中國汽車報網(wǎng)2024年4月23日
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