固态电池的现状:我们可能正处于电动汽车革命的风口浪尖

阶乘固态电池
阶乘

在过去五年左右的时间里,电动汽车可能变得更加流行,但尽管它们仍然面临一些问题,例如续航里程有限和充电速度慢等。这些问题的结果是,许多买家不确定电动汽车是否适合他们。但有一项技术被誉为解决所有与电池相关的电动汽车问题的救星,那就是固态电池技术。

这项技术已经被炒作了很长时间,以至于在这个时候,它不仅看起来几乎是神话,而且好像我们永远不会在现实世界中真正看到它。那么,固态电池目前的状况如何?我们距离最终看到它们并获得它们的回报还有多远?看一下。

什么是固态电池?

首先什么是固态电池?固态电池保留了传统电池设计的基本原理,提供阳极和阴极,中间有多孔隔膜,以及电子从一侧流到另一侧的物质。这反过来又创建了一个电路。但是,虽然传统电池的内部装有液体电解质溶液,但固态电池却使阳极和阴极之间的隔膜本身成为电解质。

2023 款丰田 bZ4X 的四分之三前视图。
斯蒂芬·埃德尔斯坦/数字趋势

最终结果是?该电池的能量密度更高,使制造商能够在相同尺寸的封装中容纳更多的能量,或者制造尺寸相似但尺寸相似的电池。固态电池的另一大优点是充电速度更快,因此对于电动汽车来说,只要充电器本身能够提供足够的电力,您就不必在充电站花费那么长时间。

固态电池技术不一定是新技术,但迄今为止制造起来非常困难,实施起来也非常昂贵,这阻碍了固态电池的广泛使用。这就是创新的用武之地。制造商一直致力于降低固态电池的制造成本,以便它们可以更广泛地使用。

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安克·索利克斯

卡内基梅隆大学机械工程副教授 Reeja Jayan 博士表示:“目前的缺点包括与固体电解质的制造和加压进入电池的方式相关的制造成本较高。” “此外,固体电解质传导锂离子的能力不是很好,这会降低整体容量以及耐用性和稳定性。通过研发,这些担忧很快就会得到解决。”

不远的未来

但我们多年来一直听说这些新的创新,但尚未在电动汽车中看到它们。那么,我们距离最终实现配备固态电池的电动汽车还有多远?好吧,它们还没有到来,但我们可能只需要再等几年。

两个 Electrify America 充电站。
使美国电气化

考克斯汽车行业的Stephanie Valdez Streaty 表示:“几乎所有汽车制造商都在积极参与固态电池竞赛,采取不同的策略,例如内部研究、战略合作伙伴关系以及对固态电池公司的直接投资。” 洞察总监。 “然而,固态电池的商业化还需要几年的时间。根据承诺和进展,我们可能会在本世纪末开始看到固态电池的商业化。业内人士普遍认为,固态硬盘将在2030年上市。”

其中大部分似乎可以归结为竞争。虽然丰田去年发布了一些相当大的固态电池公告,但宝马、梅赛德斯-奔驰等公司也发布了有关该技术的公告。不仅如此,丰田实际上还与日产和松下建立了联盟,旨在提高日本固态电池的产量,以保持日本公司在由中国和韩国主导的电池领域的竞争力。基本上,比赛已经开始了。

但在固态电池可供消费者使用之前,仍有一些问题需要解决。

高期望

但炒作又如何呢?我们最终真的有可能看到续航里程接近 1,000 英里的电动汽车吗?嗯,这在很大程度上还有待观察。

一些公司仍然声称电动汽车的续航里程有了巨大的改进,丰田认为它一次充电可以提供约 900 英里的电动汽车续航里程。然而,这是非常高端的,并且可能需要一个制造成本非常昂贵的非常大的电池。 Jayan 表示,最终结果是我们将首先在梅赛德斯等豪华车上看到新的电池技术。

“随着时间的推移,我们会看到价格下降,”她说。

2024 年梅赛德斯-奔驰 EQS 450+ 的前脸
Christian de Looper / 数字趋势

事实上,梅赛德斯在固态电池技术方面一直在取得长足进步,甚至最近还宣布其下一代汽车将使用固态电池,可将续航里程延长“高达 80%”。这是通过其对电池技术公司 Factorial 的投资实现的,该公司还获得了现代汽车和 Stellantis 的投资。

Factorial 表示,其目标是让下一代电动汽车的行驶里程超过 600 英里,同时减轻 40% 的重量。减轻重量不仅有助于提高续航里程,还可以减少轮胎磨损,让电动汽车更轻松地在道路上行驶。

而且,固态电池技术甚至还具有安全优势。

Valdez Streaty 表示:“这些电池使用固体电解质,通常不易燃,在高温下更稳定,从而降低了火灾和化学泄漏的风险。”

下一代

简而言之,我们很可能最终到达了配备固态电池的消费型汽车的转折点。

2025款现代 Ioniq 5
2025 现代 Ioniq 5现代

专家们似乎也同意这一观点。这些电池即将迎来黄金时段,但它们仍然很昂贵,这意味着我们将首先在价格昂贵的豪华车上看到它们。然而,只要将它们放到现实世界中就有助于降低制造成本。像 Factorial 这样的公司生产的电池越多,就越能改善制造并降低成本,从而使固态电池能够用于更便宜的车辆。

在接下来的十年里,我们似乎越来越有可能开始看到续航里程极长的豪华汽车。然而,与此同时,我们可能仍然会看到固态电池技术用于更便宜的电动汽车——只是以较小的固态电池的形式,提供与目前道路上的电动汽车类似的续航里程。

Jayan 表示,“固态电池为实现安全、价格实惠且续航里程长的电动汽车提供了一条充满希望的道路,同时也满足了试图摆脱汽油车的消费者的所有需求。”


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