固态電池：安全和性能總要有一個權衡
文/徐珊珊
近日，國内固态锂電池供應商衛藍新能源完成新一輪戰略融資，投資方有老股東華為、小米以及新股東吉利控股等公司。而去年11月，衛藍新能源已完成總額約5億元的C輪融資。
汽車産業全面推進電動化與智能化的變革，使動力電池和智能駕駛等相關賽道的投資愈發火熱起來。固态锂電池被認為是锂電發展的必經之路，自然也吸引了衆多車企和科技公司的關注。
國内如比亞迪、北汽、長城和蔚來汽車等都已宣布了固态電池上車計劃；國外包括寶馬、大衆和通用等汽車巨頭也在持續開發适用于旗下車型的固态電池。
不過從時間節點來看，全固态電池的大規模應用預計要等到2025年。在此之前，我們不妨再聊一聊固态電池到底“好”在哪裡。
固态電池 “出圈”
傳統锂離子電池應用廣泛，技術更加成熟，但液态電解質結構的不穩定性也導緻其可能存在自燃的風險。去年，LG Chem的母公司LG集團同意就通用汽車全球召回Bolt EV賠償19億美元（約合人民币122.5億元），賠了夫人不說，也間接承認了自己電池有問題。
除了這一點，讓固态電池真正“出圈”的是其擁有更低的功率密度、更高的能量密度。簡單說，就是安全（不容易自燃）并高效（機關密度能存儲更多的電量）。
圖源：東吳證券
若是基于相同的續航裡程，搭載固态電池的電動汽車體積和重量都會有所減少。有研究指出，整車重量和續航裡程呈現負相關關系，電動汽車的輕量化可以優先提升續航能力。
話雖如此，固态電池技術的發展并沒有想象中般突飛猛進。一方面，液态锂離子電池仍是市場主角，新技術的采用到規模化應用仍需時間；另一方面，固态電池在技術上還有待解決的問題。
但正如摩爾定律失效一樣，業界不再死盯晶片制造技術的線寬，而把一部分精力放在了封裝技術和第三代半導體等新材料的研究上；傳統锂電池液态電解質的能量密度已達極限，屬于固态锂電池的機會正在無限放大。
現階段，固态電池技術還不成熟，包括導電性能、固體電解質與電極之間連接配接的穩定性都面臨諸多挑戰。為了提升固态電池的導電性，融合液态和固态電解質的半固态電池被行業視為是一個過渡性産品。
近期，衛藍新能源表示正在與蔚來合作，計劃基于 ET7 車型，推出單次充電續航 1000 公裡的混合固液電解質電池。據悉該款半固态電池将在今年底或明年上半年開始量産。
這是将固态電池推向市場的一個新嘗試。有分析認為，随着蔚來、東風等車企的采用提升，半固态電池上車元年已近。
還差點意思
問題是，半固态電池就沒有後顧之憂了嗎？
毋庸置疑，混合固液電解質的電池能夠提升導電性，但鑒于目前的液态電解質易燃，搭載半固态電池的電動汽車起火風險也增加一點。
面對這些争議，美國《每日科學》刊登了一項由桑迪亞國家實驗室牽頭的一項研究結果，表明半固态電池可能出現三個主要風險。
一是電池起火。研究人員發現，含有少量液體電解質的固态電池所能産生的熱量約為同類锂離子電池的五分之一，這一數值具體取決于含有多少液體電解質。相比之下，全固态電池幾乎不會出現熱失控風險。
二是固态锂電池如果反複充電放電會形成枝晶（一種針狀生長物），進而可能引起不必要的副反應導緻短路，嚴重影響電池的使用壽命。一般來說，隻要電池組成中含锂金屬，就容易形成枝晶。
三是固态電解質可能會破裂，雖然這種情況不一定會發生，但如果發生了，可能會造成和液态锂電池一樣的風險。
據悉這一研究結果發表在國際重要期刊《Joule》上，不過不是為了證明半固态電池的安全性仍有隐患，而是為說明将少量液态電解質和固态電解質混合，能夠極大提升電池性能。
參與該項目的專家指出，“性能與安全性之間存在一定的權衡。”而了解這其中的平衡有助于加快固态電池的商業化程序。
BusinessKorea則指出，目前全固态電池量産的最大障礙是，要確定在室溫和低溫下提高充電速度。如果按照目前的混合固液電解質電池的發展路線看，全固态電池計劃仍需就液态電解質給出替代方案。
抛開以上可能出現的風險不談，成本亦是全固态電池全面普及的限制因素之一。如今在這條賽道上，國内如甯德時代、國軒高科和衛藍新能源等公司都已經入場，但真正的競争局面尚未打開，誰又能引領全固态電池行業的發展呢？