近日，日產(chǎn)歐洲研發(fā)高級副總裁David Moss表示，日產(chǎn)已經(jīng)成功開發(fā)出全固態(tài)電池，目標(biāo)是2025年開始試生產(chǎn)，2028年生產(chǎn)一款由固態(tài)電池驅(qū)動的全新電動汽車。同時，David Moss透露，固態(tài)電池將大大提高存儲和電動傳輸?shù)男剩啾纫簯B(tài)鋰電池，能量密度提高一倍，充電速度也將提高三倍。這下，日系電動車要換道超車？
其實早在2022年4月，日產(chǎn)汽車就公布了疊層軟包全固態(tài)電池（ASSB）電芯的試點生產(chǎn)設(shè)施，日產(chǎn)全固態(tài)電池試點生產(chǎn)設(shè)施位于日本神奈川縣的日產(chǎn)汽車研究中心（Nissan Research Center）內(nèi)。根據(jù)早前發(fā)布的“日產(chǎn)汽車2030愿景”，日產(chǎn)汽車計劃到2028財年推出搭載日產(chǎn)自研的全固態(tài)電池（ASSB）的電動車型，并計劃在2024財年在日本橫濱建造試點工廠，在材料、設(shè)計和制造工藝等方面不斷對試點生產(chǎn)進行研究。
從規(guī)劃來看，在2023年初這個時間節(jié)點，日產(chǎn)高調(diào)宣布固態(tài)電池成功開發(fā)，也說明日產(chǎn)汽車在新電池的研發(fā)上進展非常順利。而目前除了日產(chǎn)汽車外，前不久德國寶馬集團也宣布，他們將打造全固態(tài)電池試生產(chǎn)線，2025年推出首輛原型車。以目前所看到的這一系列的發(fā)展進度，我們是不是也可以預(yù)測，固態(tài)電池的時代即將來臨。
為什么大家都在期待固態(tài)電池的到來？1.安全；2.能量密度高；3.循環(huán)性能強
首先，固態(tài)電池相比目前電池來說最重要的優(yōu)勢——安全。
固態(tài)電池在工作原理上與液態(tài)電池是完全相同的，他們的區(qū)別主要就在于電解質(zhì)的形態(tài)上，固態(tài)電池的電解質(zhì)為固體，而液態(tài)電池的電解質(zhì)則為液體。
且在固態(tài)電池中正負(fù)極之間是沒有隔膜的，因為固態(tài)電池中的固體電解質(zhì)有著良好的絕緣性，直接充當(dāng)了隔膜的作用，避免正負(fù)極接觸產(chǎn)生段路。因此，固態(tài)電池與傳統(tǒng)電池最大的區(qū)別就是將電解質(zhì)由液態(tài)改變?yōu)楣虘B(tài)，所以我們也可以說固態(tài)電池最核心的技術(shù)就是“電解質(zhì)”。
所以既然是固態(tài)的電解質(zhì)材料，那么目前主流液態(tài)電池會遇到的電池漏液、電解質(zhì)揮發(fā)以及高溫下的副反應(yīng)等問題，以及液態(tài)電解質(zhì)易燃易爆，且在充電過程中鋰枝晶的生長容易刺破隔膜，引起電池短路的問題也不復(fù)存在了，所以可以說固態(tài)電解質(zhì)的應(yīng)用解決了液態(tài)電池中會出現(xiàn)的電池鋰枝晶生長、易燃易爆的問題。同時電池在大電流下工作不用擔(dān)心短路，在高溫下工作也不用擔(dān)心燃燒。這些特性對于將會面對惡劣環(huán)境的新能源車來說無疑是福音。
據(jù)日產(chǎn)介紹，在新能源車的電池包內(nèi)部，傳統(tǒng)的液態(tài)鋰離子電池可以在60°、70°的溫度使用，但全固態(tài)電池即使是在100°左右的高溫中都可以使用，這對于電芯的冷卻要求也更低。
同時固態(tài)電池的能量密度高，能量密度的上限也更高：
目前液態(tài)電池電芯能量密度理論上可以達到350Wh/kg，但實際實現(xiàn)量產(chǎn)最高能量密度也就300Wh/kg。而使用固態(tài)電池可以輕松實現(xiàn)300Wh/kg-400Wh/kg。
而據(jù)日產(chǎn)介紹，從材料和性能組合考慮，固態(tài)電池的能量密度極限可以達到1000Wh/L左右，換算成重量能量密度大約為500Wh/kg。但在實驗中，也發(fā)現(xiàn)了能達到更高密度的固體材料，但考慮到實際應(yīng)用中，不能只追求電池的高能量密度，還要綜合考量快速充電性能、安全性、耐久性、成本等問題，所以實際在商用的時候，1000Wh/L是比較合適的，低溫的時候希望能夠發(fā)揮同樣的性能。
循環(huán)性能強，使電動車使用壽命更長：
同時，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，大大提升了鋰電池的循環(huán)性和使用壽命，理想情況下循環(huán)性能表現(xiàn)優(yōu)異，能夠達到45000次左右。
除了以上這些優(yōu)勢之外，對于新能源電動車來說，更高能量密度也意味著，在同樣的電池能量的電池包下，固態(tài)電池能做到更小的尺寸和更低的重量，這對于車輛的空間利用和能耗來說都會更有優(yōu)勢。
成本太高？
對于固態(tài)電池的成本很多人會提出質(zhì)疑，據(jù)日產(chǎn)相關(guān)人士的介紹，在技術(shù)方面，由于全固態(tài)電池本身的能量密度高，隨著單位體積能量密度的提高，企業(yè)可以實現(xiàn)電池的小型化，減少了原材料的使用。另外，目前的液態(tài)鋰離子電池正極會用到鎳錳鈷(NMC)等材料，但隨著液態(tài)鋰離子電池的原材料價格在不斷上漲，今后液態(tài)鋰離子電池的成本也會不斷升高。因此，全固態(tài)電池的正極材料方面，會采用無鈷或者少鈷，減少稀有金屬的應(yīng)用。同時在生產(chǎn)方面不斷優(yōu)化，最終成本也會一步步降低。
同時日產(chǎn)也計劃到2028財年，全固態(tài)電池（ASSB）能夠?qū)㈦姵爻杀窘抵撩壳邥r75美元（約合477.4元人民幣），同時通過不斷的創(chuàng)新，未來將成本進一步降低至每千瓦時65美元（約合413.8元人民幣），以實現(xiàn)電動車型和燃油車型的成本平價。同時日產(chǎn)汽車計劃將全固態(tài)電池（ASSB）應(yīng)用到皮卡等更廣泛的細(xì)分車型領(lǐng)域，進一步提升電動車型的競爭力。
總結(jié)：
作為對新能源汽車行業(yè)發(fā)展有著重要意義的電池技術(shù)，目前全世界各大汽車廠商以及電池廠商都在努力研發(fā)固態(tài)電池，例如有我們熟悉的本田、豐田、通用、寶馬，以及國內(nèi)的比亞迪、寧德時代等等，而目前在進度上來說，日產(chǎn)算是這個賽道上跑的非?？斓囊幻x手，這也證明了日系廠商在電動化這個賽道并沒有完全落后，或許真正的競爭還在后面。雖然日產(chǎn)目前進度非?？欤罱K，誰將是第一個做到全固態(tài)電池量產(chǎn)的企業(yè)呢，我們拭目以待。
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