电池技术的又一次革命即将到来，将对新能源汽车行业带来巨大的影响，我们有必要了解下这个即将到来的技术革命。
下一代 BMW 电动汽车有望达到 620 英里的续航里程，约等于 1000 公里、更快的充电速度以及可显著减少碳排放的更便宜的生产过程——与汽车行业的其他产品一样，所有这些都采用锂离子电动汽车电池。
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BMW 自己的顶级电池工程师认为，现有技术路线的日子已经屈指可数了，如果不在混合物中添加 “改变游戏规则” 的东西，比如硅，我们可能已经接近目前所能做到的极限了。但他相信锂离子电池在未来许多年内仍将在广泛范围内保持行业标准。
宝马即将推出的 Gen6 的能源、性能和寿命技术负责人 Simon Erhard 表示：“从能量密度的角度来看，我认为我们正面临着工业化应用中最佳的锂离子电池化学技术标准”，“我认为它已经达到顶峰。”Erhard 认为，电池开发的 “下一件大事” 很可能是固态电池。他说，宝马最近在慕尼黑开设的电池制造能力中心正在研究和开发这项技术，因为它与欧洲顶尖的学术人才合作，围绕电池开发建立一个几乎类似迷你硅谷的网络。
此外，宝马和福特是总部位于科罗拉多州的 Solid Power 的两个主要投资者之一，该公司的目标是成为第一家将这项技术商业化的公司——这意味着生产汽车应用中的第一批固态电池可能在福特或宝马。许多其他汽车制造商也在研究这项技术，包括通用汽车、本田、大众、现代和丰田。
未来几年，宝马将推出迄今为止最大规模的电动汽车阵容，在专用电动汽车平台上推出一系列新车型，由其第六代电池提供动力，这些电池使用圆柱形电池，并在全球多家工厂生产。但这些 Gen6 电池将使用锂离子电池，宝马认为这种情况不会很快改变。
固态电池是一项承诺已久但延迟已久的技术，与锂离子电池相比，它可以为更小的封装带来更高的能量密度，这意味着汽车可能会制造出更轻的重量和更少的电池占用空间底盘或动力组。简而言之，他们使用固体材料作为电池内部的电解质，而不是像传统锂离子电池那样的液体材料。其他明显的好处包括更短的充电时间、更高的可靠性，也许最重要的是，更高的安全性——固态电池远没有当前产品易燃，因此不会发生更具破坏性的、成为头条新闻的电动汽车火灾。固态电池也在阳极使用锂金属而不是较重的碳石墨。
凭借这些优势，固态电池有时被描述为 “圣杯”，但事实证明，保护它们的努力同样具有挑战性。他们已经看到了多年的延误，但仍然与飞行汽车一样，总是 “只有几年的时间”。Erhard 表示，整个行业的一些延误是由于锂离子尚未充分发挥其潜力，尽管他们确实相信 Gen6 电池现在就是这种情况。事实上，汽车行业的大部分研发工作都围绕着完善和扩大锂离子电池。
Erhard 说，虽然工程师总是可以对当前的锂离子电池进行各种改变以影响续航里程、化学性质和寿命，但要扩大此类改进的难度越来越大——这正是像宝马这样的汽车制造商需要以具有成本效益的方式实现其积极进取的目标电动汽车销售和脱碳目标。
“如果你想将一个平衡良好的系统大规模推向市场，我认为它现在正处于最佳时刻。”Erhard 说。Erhard 表示，目前，对于道路上的宝马和即将推出的 “Neue Klasse” 电动汽车，该汽车制造商仍专注于锂离子电池。但他认为这可能会在未来十年内发生变化。
“假设 10 年，粗略地说，那会全是用固态电池，”Erhard 说。“但是现在，假设在未来三到五到八年内，我们将依赖锂离子电池技术。然后，假设从 2030 年开始，从我们的角度来看，将会有一种可操作的全固态电池。”Erhard 说，这是否意味着某种形式的示范原型或更大规模的量产目前尚不清楚。“要使固态工业化并为大市场应用做好准备，这需要时间，” 他说。
另一方面，并不是只有宝马在攻克固态电池技术。法国汽车制造商雷诺和欧洲航空航天制造商空客签署了一项研发协议，旨在提高电动汽车和未来混合动力飞机所用电池的能量密度。最终，双方的目标是到 2030 年实现生产就绪的固态电池设置。换句话说，雷诺将受益于空客工程师在极轻、极强材料领域的专业知识，而空客将利用雷诺集团在电池管理系统方面的专业知识。
“在雷诺集团，我们在电动汽车价值链方面 10 年的经验为我们提供了来自该领域的一些最强烈的反馈以及电池管理系统性能方面的专业知识。在创新和减少碳足迹的相同雄心的推动下，我们的工程团队正在与空中客车的工程团队进行交流，以融合横向技术，使混合动力飞机能够运行并开发未来的车辆，” 雷诺集团工程执行副总裁 Gilles Le Borgne 表示。
这家汽车制造商和航空航天制造商都设定了到 2050 年实现净零排放的目标，该协议将加速新技术的开发，使他们能够实现目标。固态电池的研究在成为大众市场汽车的可行选择之前还有很长的路要走，但该领域已经有一些先驱。三星正在为此建造一个全新的工厂， Solid Power 已经拥有一条固态电池的自动化试验生产线，日产正在日本生产其层压电池的原型，最终将在 2028 年生产电动汽车。
全固态电池相对于锂离子电池的主要优势之一是它们可以在相同的占地面积中存储更多的能量。例如，雷诺当前的 Megane E-Tech EV 可以订购 60kWh 电池组，这使得跨界车的最大续航里程为 280 英里。使用物理尺寸相同的固态电池，可以在不影响重量的情况下将续航里程增加一倍。固态电池的另一个优点是它们的充电速度比锂离子电池快，因为它们在高温下更加稳定，从而降低了火灾风险。
当然，中国也有不少固态电池玩家。2021 年 4 月，长城汽车旗下的蜂巢能源宣布计划 2025 年在量产车上应用示范能量密度达 350-500Wh/kg 的固态电池。2021 年 5 月，宁德时代对外表在固态电池研发方面深耕多年后，公司已经可以做出固态电池样品。不过这些技术探索还需要时间成熟。
所以，在不久的未来，固态电池将进入到电动汽车的核心技术中，新能源车将更加普遍和高效，我们将保持关注。
关键词： 固态电池锂电池
