我们还没有完善电动汽车的锂离子电池,但我们已经开始取代它们。固态电池正在成为继继任者之后最热门的话题:与如今像特斯拉Model 3和雪佛兰Bolt这样的顶级电动汽车相比,固态电池的支持者承诺提供更长的续航里程、更快的充电速度和更实惠的电动汽车。
固态电池的确切含义是硬质材料被紧紧压缩,而不是构成典型锂离子电池的糊汤。固体组合物和结构产生电化学装置,该装置预期带来许多改进:
更高的能量密度。这可能意味着电动汽车的当前续航里程是当前续航里程的两倍或更多倍,也可能是电动汽车的续航里程相同,但电池更小、更轻、更便宜、充电速度更快。
充电速度更快。据估计,固态电池在15分钟内达到80%的充电量时,性能将得到极大的提高,其性能将与当今最好的锂离子电池应用相当或更快。
寿命更长。固态技术是通用汽车生产百万英里寿命电池计划的关键部分,它改变了电动汽车的可负担性,减少了对有毒电池的担忧,这些电池需要在10万至15万英里后回收。
热稳定性。固态设计保证了热失控的可能性很小,有可能引发火灾。锂离子电池因此臭名昭著。
但是当然有一两个固体陷阱:
膨胀和收缩。固态电池对这些自然变化的电池很敏感,因为它们经历了充电和放电。这种运动会破坏固体材料的紧凑和精确排列,导致电池失效(如果这种行为没有得到控制或设计的话)。
树突。这些是侵入性的根状结构,可以在固态电池中生长,破坏材料层的精确划分,导致电池失效。
费用。固态电池作为一项新技术,在达到更大规模和改进制造工艺之前,仍然非常昂贵。
谁在追?或许,最受关注的是QuantumScape,大众已对其进行了大量投资。预计他们最快将于2024年为大众电动汽车生产固态电池。丰田表示,到2025年,将与特斯拉在传统汽车领域的合作伙伴松下合作,使用固态电池的量产车将非常有限。超级工厂锂离子电池。
法国博洛雷的路上有固态电瓶车,但是是公交车,不是客车。这样的管理车队允许电池的基础设施和使用寿命在非常特定的条件下运行,但Bollore的目标是在2026年实现乘用车版本。
实力派面临的挑战不一样。它的目标是设计一种固态电池,可以和今天的锂离子电池在同一条生产线上生产,以充分利用目前的巨额投资和计划投资。他们获得了宝马和福特的投资,以寻求向新技术的低成本迁移。
固态电池离它的时代还有几年的时间,但如果这些赌注付诸东流,这项技术可能会使使用现有锂离子技术的电动汽车和那些仍在挣扎的电动汽车的可口性增加一倍。