今天小編分享的科技經驗：固态電池商用在即，但與我們無關，歡迎閲讀。
固态電池商距離我們不遠了！
陣陣寒風襲來，看着上千公裏的回家之路，純電動汽車車主臉色陰沉。明明标稱續航 600 公裏的車，才開了 200 多公裏，電量已不足 20%，進入服務區後，連個停車位都找不到，更别提充電樁了 ……
每年冬季，續航焦慮就會萦繞在純電動汽車車主心頭，只有更大容量的電池商用，将純電動汽車續航提升至上千公裏，哪怕冬季縮水後也有五六百公裏，恐怕才能徹底解決用户的續航焦慮。
日前，哈佛大學約翰・A・保爾森工程與應用科學學院 ( SEAS ) 研究人員公布另一種新型锂金屬固态電池，或許可以解決純電動汽車的續航難題。
01 固态電池，解決續航焦慮的希望
續航焦慮之所以存在，是因為當前電動汽車所搭載的锂電池能量密度太低，國内汽車較為普及的三元锂電池或磷酸鐵锂電池，能量密度通常不超過 250Wh/kg。
普通 B 級轎車、SUV 百公裏能耗一般在 15kWh 左右，若想實現續航 1000 公裏，則需要大約 150KWh 電池，重量大約 600kg。但與此同時，大電池需要占用太多空間，同時自身的重量也會影響到續航。因此，關于高能量密度電池的研發從未停止，而目前看來最有可能實現的方案就是固态電池。
與傳統電池相比，固态電池核心區别在于以固态電解質取代電解液，用锂金屬陽極取代石墨陽極。特斯拉 21700 锂電池能量密度不過 300Wh/kg，已經達到了锂電池的天花板，很難突破這一瓶頸，但 300Wh/kg 只是固态電池的起步級别，稍強一些的固态電池，能量密度就能達到 500Wh/kg。
SEAS 材料科學副教授 Xin Li 表示，锂金屬陽極電池的容量密度，可以達到商用石墨陽極電池的十倍，大幅提升電動汽車的續航裏程。
同時，該團隊開發的新型固态電池還支持超級快充，大約 10 分鍾即可充滿電，充電速度堪比 5C 麒麟電池，充放電 6000 次後健康度依然在 80% 以上。
1000 公裏長續航的固态電池包，重量可能在 300kg 以内，并且占用的空間更少，有利于車企充分利用車内空間。當前不少汽車采用天幕設計，其中就有電池的原因，大量電池堆擠在汽車底部，車頂采用傳統設計，有可能導致車内空間不足，或車身整體偏高拉低顏值。
固态電池的高能量密度則可以充分解放車企設計能力，令電動汽車動力、顏值、實用性、舒适性各方面均擁有更廣闊的提升空間。
國内外關于固态電池的研究已有多年，前段時間豐田汽車也公布了新一代固态電池，号稱能量密度可達傳統三元锂電池的七倍，充電十分鍾續航 1000 公裏。
似乎，固态電池上商用節點已至，續航上千公裏的純電動汽車距離我們不遠了。但事情真的是這樣嗎？
02 商用近在咫尺，卻無法惠及大眾
固态電池距離我們遠嗎？不遠了！當然，也要分車企，豐田固态電池預計 2027 年 -2028 年商用，其他海外車企的固态電池，大多也計劃 2028 年前後商用。
一向積極的國内新能源車企卻不打算等待海外車企，上汽計劃 2024 年實現固态電池商用，首發該電池的品牌為智己汽車。長安汽車則計劃 2025 年實現固态電池落地商用，廣汽、奇瑞、蔚來等車企也在加速推動固态電池技術發展，2025 年或許可以被稱為「中國固态電池元年」。
需要注意的是，初期固态電池技術不夠成熟，能量密度可能只有 300Wh/kg~500Wh/kg，能夠達到三元锂電池的兩倍。後期随着技術進步，更高能量密度的固态電池才會逐步商用。
然而，無論固态電池能量密度、安全性表現多麼優秀，都與絕大多數國内消費者無關，我們買不起搭載固态電池的汽車。
阻撓固态電池商用普及最大的問題不在于技術難度，而是該產品超高的成本。蔚來汽車的 150kWh 半固态電池，成本大約 22 萬元 -25 萬元，全固态電池成本更高，一塊電池能買一輛理想 L7 Air。
盡管通過批量生產平攤成本，可以一定程度降低生產成本，但材料成本無法克服，固态電池注定只能用于 50 萬元（包含固态電池包）以上的高端產品。
好消息是，2023 年中國科學技術大學開發出了新型固态電解質——氧氯化锆锂，其電解質成本大約為主流硫化物和稀土基、铟基氯化物的 4%，并且充放電次數可達 2000 次（電池健康度不低于 80%）。電池從實驗室走上生產線，往往需要數年時間研發和驗證，氧氯化锆锂電解質能否商用，還需要時間檢驗。
另外，近幾年随着锂元素開采與冶煉技術的更新，锂資源價格持續走低，但可開采锂礦資源終究有限，未來電動汽車份額持續提升，锂礦漲價不可避免。這些固态電池也屬于锂電池，成本難免随着锂礦漲價而上漲。
因此，除了固态锂電池，車企與動力電池企業還需要考慮，是否要加入固态鈉電池技術的研發。
03 固态鈉電池，更适合未來的選擇？
2023 年是中國鈉離子電池元年，搭載鈉離子電池的汽車已陸續下線。相較于锂元素，鈉元素在地球上的儲量更加豐富，成本相對低廉。目前鈉離子電池的主要問題在于能量密度太低。
早在 2020 年中科院大連化學物理研究所就公布了一款固态鈉電池，具有高能量密度、長壽命、低成本等優勢。該電池循環放電 535 次後，能量密度依然保持在 355Wh/kg。盡管低于其他研究機構開發的固态锂電池，但已經高于普通的三元锂電池。
中國科學院物理研究所（北京凝聚态物理國家研究中心）與中國科學院青島能源所也先後提出了一些固态鈉電池解決方案，廣州昊威新能源科技有限公司于 2023 年宣布，将在重慶投資 100 億元，建立固态鈉電池生產線。
高工產研 GGII 咨詢公司預測，現階段，（半）固态鈉離子電池仍處于開發初期，随着專利技術儲備增加與突破，（半）固态鈉離子電池有望在 2026-2027 年實現規模量產。
顯然，短時間固态鈉電池能量密度無法追上固态锂電池，但較低的成本卻可以輻射中低端車型。未來中低端車輛借助高能量密度的固态鈉電池實現上千公裏長續航，高端車型則憑借固态锂電池實現更長的續航，或許是車企與消費者都願意見到的最好局面。
