固态电池突破：电动汽车续航破千公里，寿命长达50万公里！

在电动汽车的发展史上，固态电池的出现犹如一股清流，为行业带来了前所未有的技术革新。这种新型电池以其更高的能量密度、更长的使用寿命和更快的充电速度，正在成为推动电动汽车续航能力大幅提升的关键。在传统锂电池逐渐达到技术瓶颈之时，固态电池的出现不仅解决了电动汽车续航里程短和充电时间长的顽疾，更开启了新能源汽车发展的新篇章。

电动汽车固态电池正在发生一些变化：大众汽车最近测试了一款使用寿命为 50 万公里的原型车。而在中国，蔚来ET7(图片|配置|询价)在没有停车充电的情况下行驶了1,044公里。系列生产计划于 2024 年 4 月开始。

对电动汽车的两个反复批评是续航里程短和充电时间长。汽车制造商希望固态电池能够极大地改善这些问题。 2024 年 4 月，配备固态电池的电动汽车蔚来 ET7 有望量产。大众、日产、宝马和奔驰等汽车制造商也希望将固态电池推向市场。大众汽车目前报告了一项突破。该汽车公司与其美国合作伙伴 Quantumscape 一起开发了一种固态电池，可在实验室中进行 1,000 次充电循环。总共相当于约 500,000 公里的使用寿命。而在去年，丰田推出了续航里程超过1000公里的固态电池。

什么是固态电池？

固态电池与目前主要用于汽车的锂离子电池（LIB）的不同之处主要在于所使用的电解质。传统电池是液体电池，而固态电池则完全由固体材料制成。最有前途的是氧化物电解质、硫化物电解质和聚合物电解质。

例如，中国制造商蜂巢科技目前公布了采用硫化物电解质的固态电池的进一步进展。原型机的固态电池容量高达20 Ah，能量密度应为350-400 Wh/kg，使电动汽车的续航里程超过1000公里。钉刺测试还表明，固体电池在损坏时不会像液体电解质电池那样着火。

像梅赛德斯 eCitaro 这样的电动巴士已经使用带有聚合物电解质的固态电池。使用塑料作为电解质的缺点包括离子电导率低、与阴极材料发生化学反应以及极限电流密度低。然而，氧化和硫化电解质最早预计要到 2025 年才能开始生产，因为它们的生产难度要大得多，尤其是大批量生产。

然而，这三种变体中的哪一种最终会赢得比赛尚未最终明确， Fraunhofer ISI 的 Thomas Schmaltz 博士认为: 目前还无法预见哪种固态电池概念最终将具有最好的性能，这需要不同方法的并行开发，从而需要更高的投资。

每个电池的核心组成部分之一是电解质。它负责在阳极和阴极之间传输离子。相应地，电子会朝相反方向迁移，从而产生电流。这种电流最终驱动车辆的电动机。虽然液态电解质像其化学上相关的汽油一样容易迅速燃烧，但固态电解质几乎不可能着火。特别是在涉及电动汽车碰撞的情况下，这一定会是一个安全优势.

目前正在开发中的固态电池，可能在未来几年内上市，预计将在多个性能参数上有所提升。例如，由于电池不会释放有毒液体，因此操作安全性会得到提高。此外，这些电池预计还能够更快充电，并具有更长的续航里程。

目前尚存在的问题

目前，固态电池主要的问题之一是其使用寿命。在实验室充电时，常常会形成微小的锂枝晶。这些所谓的“树枝状结晶”会减少电池的充电次数。甚至可能导致短路。日本科学家可能已经解决了这一问题，他们开发了一种新型电极，体积不会发生变化。这样可以使固态电池更加耐用。

在低温下的充电能力也尚未最终确定。就像固态电池的超快充电一样，这方面也还缺乏实际的证明。虽然汽车制造商已经在宣传固态电池可以实现超快速充电，但这在实践中尚未得到证实。至于价格，专家们也还不确定固态电池是否真的会比锂电池便宜。毕竟，固态电池需要更多的锂，比传统的锂离子电池多出40%到100%。

固态电池何时用于电动汽车？

这个问题很难回答，可以肯定的是，固态电池并不是明天就能实现的技术，更像是后天的事。例如，日产宣布将在2024年开始试点生产。四年后，第一款搭载固态电池的量产汽车预计将推向市场。其他汽车制造商预计也会有类似的时间表。

大众、梅赛德斯和宝马的进展

例如，大众汽车目前已经向美国初创公司Quantumscape投资了高达4亿美元。该公司正在研发锂金属固态电池，据生产商称满足汽车工业所有需求：长寿命、安全性、高能量密度、快速充电能力以及合适的工作温度。同时，大众在其自己的实验室中测试了该初创公司的第一批电池单元。大众汽车计划首先在高端市场使用这种固态电池，具体时间尚不明确。该公司最近在实验室宣布了一个突破，一个原型在实验室中实现了1,000次充电循环，相当于500,000公里的行驶里程。

梅赛德斯-奔驰也在积极开发固态电池技术，与美国公司Factorial Energy合作。斯泰兰蒂斯集团也对该公司进行了投资，其旗下包括菲亚特、欧宝、标致和雪铁龙等品牌。现代起亚也选择与这家制造商合作。Factorial Energy的计划是在两年内启动首批试点生产。从2027年开始，首批配备固态电池的豪华车型将生产，到2030年可能实现大规模生产。

宝马在2022年底加深了与美国公司Solid Power的合作。这包括为宝马汽车集团提供固态电池单元的设计和制造技术的研发授权。据《汉德尔斯布拉特》报道，宝马与福特共同向Solid Power投资了大约1亿欧元。这家巴伐利亚的汽车制造商计划在本十年末推出用于量产的固态电池。一辆配备这种技术的演示车辆预计将“在2025年之前”上路。

亚洲电池的时代即将结束？

到目前为止，欧洲还没有真正的固态电池供应商。不过，德国化工巨头巴斯夫在制造阴极材料方面处于领先地位。尽管如此，亚洲在电池领域的主导地位可能不久将结束。“我们从亚洲进口电池的时代即将结束，”Prologium欧洲负责人吉尔斯·诺曼德在接受《汉德尔斯布拉特》采访时表示。值得注意的是，Prologium总部位于亚洲的台湾。

但是，该公司并不打算在亚洲扩大其技术规模，而是选择在法国进行。在法国北部敦刻尔克，将在未来几年内建设一座固态电池工厂。预计这些电池将从2027年开始提供超过1,000公里的续航能力，并能在12分钟内充电。Prologium计划在其欧洲工厂投资约52亿欧元。诺曼德强调，公司凭借其固态电池技术能够在市场上实现反击——与欧洲携手，对抗目前强大的来自中国的电池制造商。

放眼亚洲

如果中国汽车公司 蔚来发布的信息准确，那么最早将于2024年在德国道路上行驶的电动汽车——搭载固态电池的ET7——将面世。ET7旨在与特斯拉竞争。截至2023年12月底，搭载新型150kWh固态电池的ET7实现了1044公里的不间断续航里程。然而，这款电池将非常昂贵。据蔚来总裁秦力宏表示，仅电池的成本就应该与蔚来ET5(图片|配置|询价)相同。75kWh电池的ET5售价约为38,000欧元。预计2024年4月开始量产。

丰田似乎在固态电池方面取得了突破。2023年7月，该日本公司宣布计划在2027年或2028年投入生产的固态电池，其续航里程可达1200公里，并可在10分钟内充电。这可能会吸引最忠诚的柴油车迷进行反思。据丰田碳中和研发中心总裁甲田恵治表示，他的团队找到了解决固态电池稳定性问题的方法。在展示原型时，公司并未透露更多技术细节。

特斯拉又如何？至少目前为止，埃隆·马斯克似乎更倾向于使用改良的液态电解质锂离子电池，比如宁德时代的产品。然而，特斯拉联合创始人兼董事长马丁·艾伯哈德近期指出，ProLogium的固态电解质技术是他在该领域见过的最令人兴奋的新发展。

固态电池的发展，标志着电动汽车技术迈向新纪元的重要一步。随着诸如蔚来、丰田和其他领先汽车制造商在固态电池研发上取得的进展，我们正见证着一场电动汽车行业的革命。这不仅仅是关于续航里程的提升或充电时间的缩短；它是关于安全性、可持续性和性能的全面革新。尽管现阶段还存在生产成本高和规模化生产的挑战，但这些技术突破预示着未来电动汽车的辉煌前景。未来几年，随着固态电池技术的成熟和商业化，我们期待着一个更加高效、环保的电动汽车时代的到来。