冬天來了，又到了電動汽車集體“趴窩”的季節。
低溫環境下，锂電池續航急劇衰減已然是不争的事實。不管電動汽車車主如何維護保養，都避免不了續航裡程銳減。每當看着汽車螢幕上不斷縮小的續航裡程數字，總有人憧憬着電動汽車擺脫續航限制的那一天。
别着急，新一代電池技術已經在路上了。前幾天，北汽藍谷在互動平台表示，其第二代固态電芯開發已經完成，正在進行電池系統台架測試和整車搭載驗證。消息一出，再次讓固态電池技術處在風口浪尖上。
固态電池，具有高能量密度、高導電率、安全性高等優勢，被譽為汽車锂電池的終極形态。甚至有專家放出豪言：“全固态電池普及之日，就是燃油車退出曆史舞台之時。”
為了讓固态電池早日投入使用，各大車企、初創公司紛紛投入大量人力物力，企圖借此一舉成為電動汽車的王者。
今年 1 月，蔚來高調釋出固态電池包，聲稱将在蔚來 ET7 轎車上使用；今年 4 月，寶馬釋出固态電池規劃，計劃在 2025 年前推出固态電池原型車，2030 年前量産。除此之外，汽車動力電池“禦三家”甯德時代、LG 化學、松下也紛紛開展固态電池研發計劃，一個屬于固态電池的時代似乎即将來臨。
固态電池是未來科技
固态電池，就是使用固體材料作為锂離子來回移動的電解質。在目前常用的汽車電池中，基本采用電解液作為電解質，某種程度上可以将其稱為液态锂電池。液态锂電池可能因短路、高溫而發生起火，锂離子在反複沉積和析出過程中，金屬锂負極表面容易生長出锂枝晶，并發生粉化，大大降低了電池的使用率，進而縮短電池使用壽命。
枝晶在電解液内生長，有時候會穿透隔膜，就會引發漏液，接着就會引發電路短路，最後電池高溫自燃。平時經常在新聞中看到電動汽車自燃事故，其中大部分都是因為枝晶瘋漲，進而引起電解液漏液。固态電池電芯内不含電解液，也不需要電解質鹽與隔膜，徹底杜絕了漏液引發的自燃問題。
此外，固态電池沒有液體，也就不需要複雜的封裝系統，也不需要 BMS 溫控元件。汽車動力電池，并不是像四驅車那樣将柱狀電池直接塞到電池盒内，需要用一層層包裝将這些柱狀電池、方形電池包起來，然後組成電池包，最後再将其安放在汽車底盤上。這一層層包裝，其實就是複雜的封裝與溫控系統，保障汽車安全。
固态電池技術出現後，封裝系統可以更加簡單，電芯占電池包的比重也更高。如此一來，電池包整體能量密度也會得到相應提升。綜合來看，固态電池有望突破 500Wh/kg 瓶頸，将電動汽車續航裡程提高到 1000 公裡以上。
▲不同電池 Pack 電芯占比
如此一來，電動汽車續航與傳統汽車不相上下，續航再也不是電動汽車的缺點。更令人興奮的地方在于續航裡程衰減，固态電解質保證了電池的内阻，長時間使用也不容易出現續航裡程衰減的問題。換句話說，這個續航裡程是長期穩定的資料，不會随着天氣變化與使用時間而快速衰減。
電池尺寸小、安全性強、續航裡程長，固态電池簡直就是完美的锂電池技術，如果有人覺得固态電池技術不好，小黑第一個不服。就連中科院院士歐陽明高也曾公開表示，要實作 2030 年 500Wh/kg 的能量密度目标，固體電解質層面的突破是不得不走的必由之路。
可是，理論資料再好也沒用，固體電池技術研發難度太大，就像可望而不可即的藝術品，難以在大衆層面普及。
明年誰能率先量産？
近些年來，關于固态電池出現突破性進展的新聞不絕于耳，隻可惜現實一次又一次讓人失望。今年年初蔚來 ET7 搭載固态電池的消息傳出，一度引爆整個汽車圈。在釋出會上，蔚來聲稱 ET7 将會在 2022 年的第四季度上市，電池能量密度達到 360 Wh/kg，一次充電續航裡程突破 1000 公裡。
雖然能量密度不盡人意，但是續航裡程确實讓人心生向往。要知道，目前續航裡程最長的電動汽車，也不超過 800 公裡。一旦蔚來 ET7 的資料成真，那将是電動汽車革命性轉折點。
然而，最新資料顯示，量産版的蔚來 eT7 将采用三元锂電池和磷酸鐵锂電池，并沒有傳說中的固态電池。或許，蔚來固态電池技術尚不成熟，前期先用三元锂電池與磷酸鐵锂電池過渡。
▲蔚來 eT7
另一個放出固态電池豪言的公司是 Fisker。早在四年前該公司就申請了充電 1 分鐘，續航 800 公裡的固态電池專利。三年前， Fisker 表示他們攻克了固态電池技術難題，最終設計即将公布，可直到今天， Fisker 固态電池轎車始終沒有出現。前不久， Fisker 表示該公司已經放棄固态電池計劃，全球第一家聲稱量産固态電池的公司正式宣告失敗。
其實，每年都有很多公司宣告攻克或即将攻克固态電池技術。國内有蔚來、北汽藍谷，國外有 Fisker、Saturnose，都宣稱明年量産。然而固态電池的未來并不會由這些公司決定，真正的固态電池明年也很難量産。
何為真正的固态電池？
固态電池有三大路線，分别為聚合物全固态、氧化物全固态與硫化物全固态，其中聚合物全固态與氧化物全固态離子電導率特别低，尚且不如三元锂電池，是以目前主流路線為硫化物全固态。
在歐洲，大衆投資的 Quantum Scape 技術相對先進；在美國，Cymbet、Quantum Scape、SolidPower、Polyplus 等一系列初創公司在努力；在東亞，這個電池技術最為發達的地區，南韓有現代、LG化學、三星，日本有豐田、本田、松下，中國有甯德時代、江蘇清陶、北京衛藍、贛鋒锂業、無錫海特。
▲豐田固态電池技術
日本在 90 年代就開始硫化物固态電池研究，以豐田為代表的企業積累了足夠多的經驗，豐田、松下等企業均表示 2025 年硫化物全固态電芯量産。國内這邊情況相對複雜，氧化物體系産業化工藝在全球領先地位，借此衍生出固液混合電池。
▲固液混合電池
蔚來宣稱的固态電池，其實也就是氧化物固液混合電池。該技術難度比硫化物固态電池低，研發速度也相當快。北京衛藍（蔚來合作企業）、江蘇清陶等公司甚至直接保持目前已有的液态锂離子電池生産線，隻是在材料中添加氧化物成分，如锂镧锆氧、LAGP、LATP 等等。
氧化物離子導電率差，甚至不如液态電解液，且固-固接觸不好，難以單獨存在，隻能與電解液或者聚合物複合。固液混合電池，雖然可以降低電池中的電解液含量，但是并沒有改變液态锂電池的固有缺點。枝晶生長、Pack 電芯占比以及安全性問題都無法解決，甚至人們最為關注的續航裡程問題，固液混合電池提升幅度也不大。
▲枝晶
某種程度上說，目前業界宣傳固态電池的種種優點，大多指的是硫化物全固态，與氧化物固液混合電池關系不大。通俗地說，固液混合電池并不是真正的固态電池。蔚來、北汽藍谷目前測試的固液混合電池，确實可以在現有技術基礎上提升一點，可并不能解決锂電池面臨的各種難題。行業真正的革命性改變，還得等全固态電池登場。
圖源：pixabay、北汽藍谷、蔚來官網