近日,純電汽車市場迎來了一個里程碑式時刻:全球首款且行業唯一大批量裝車的半固態電池車型——全新MG4半固態安芯版開啟交付。
一直以來,固態電池被行業公認為動力電池終極形態。MG4半固態安芯版的交付,意味著固態電池技術歷經多年發展,終于從實驗室的操作臺開進了許多消費者的車庫,這第一步終于邁出來了。
但很多人仍然有疑問,對于消費者而言,固態電池究竟會帶來什么直觀的感知?是現在考慮半固態電池車型,還是再等等未來全固態版本?為此,《上海汽車報》記者采訪了MG4半固態電池供應商清陶動力副總經理王林。
固態電池會帶來什么?
“對消費者而言,技術的價值還是要體現在日常使用的直觀體驗中。固態電池的逐步普及,會從短期比較明顯的感知和中長期比較隱形的變化兩個方面,改善用戶的用車體驗。”王林表示。
第一是續航里程增加。從物理層面來看,固態電池的核心優勢是能量密度。以同等尺寸電池包為基準,液態鋰電池的電芯能量密度大致在200–250Wh/kg,而全固態電池理論上可以提升至400Wh/kg左右。考慮到結構件、封裝等損耗,整體系統層面約50%的提升是現實可預期的上限。
這意味著在相同車身、相同電池包空間條件下,把“能量裝得更滿”。清陶動力的實測數據顯示,搭載280Wh/kg能量密度的半固態電池車型,已能輕松實現1000公里以上的續航里程。
第二是安全性能升級。固態電池取消了易燃的液態電解液,代之以固態電解質,從根源上降低了熱失控風險。終極狀態的固態電池即便發生意外,也僅會緩慢冒煙,而非劇烈燃燒或爆炸,實現“本征安全”。不過,需要明確的是,安全是相對概念,任何能量體都存在潛在風險,固態電池的優勢是將危害控制在可接受范圍之內。
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全固態電池面前的三道難題
如果說消費者關心的是“什么時候能用上”全固態電池,那么工程端面對的是更基礎,也更艱難的“三道難題”。
第一個難題是固態電解質的性能平衡,核心訴求是同時提升離子電導率與穩定性,包括化學穩定性、電化學穩定性、結構穩定性和熱穩定性。目前,離子電導率已取得階段性進展,通過材料改良實現了數量級的提升,但穩定性的全面優化仍處于研究階段。不同類型的固態電解質各有短板。例如,硫化物電解質雖然在離子電導率上表現優異,但存在泄漏后產生硫化氫等有毒氣體的風險,這一矛盾仍需通過材料和體系創新破解。
第二個難題是固-固界面的接觸與穩定性。液態電池中,電解液能實現電極與電解質的全面包覆接觸,而在固態體系中,電解質與正負極材料僅能形成“點對點”接觸。鋰離子的直徑約0.07納米,僅能在0.2納米左右的距離內躍遷,一旦界面接觸不緊密,就會導致離子傳輸受阻,電池容量大幅衰減。目前,行業已能夠生產小尺寸樣品,循環壽命可達幾百至1000圈,但容量和壽命與液態電池的水平相比,仍有差距,界面阻抗控制與長期穩定性仍是關鍵攻關方向。與此同時,固-固界面鋰離子不好“走通”會帶來充電效率不如液態電池等問題,超高倍率快充也是全固態電池的挑戰項。未來,全固態電池在快充能力上,能與當前液態高端電池“持平”,將是非常理想的狀態。
第三個難題是鋰金屬負極的應用與安全控制。為實現能量密度的根本性突破,固態電池必須采用鋰金屬或鋰合金作為負極,其容量可達石墨負極的10倍以上,是能量密度突破480Wh/kg的核心前提。但是,鋰金屬存在天然缺陷:熔點僅180℃,遠低于磷酸鐵鋰的穩定閾值;易生長鋰枝晶導致短路;暴露在空氣或水分中會劇烈燃燒。目前,行業內企業通常采用鋰合金替代純鋰金屬,通過犧牲部分能量密度,而實現了初步應用,但要實現安全與性能兼顧,仍需依賴固態電解質的機械強度提升與封裝技術的革新。
此外,技術問題、工程問題解決到一定程度后,更現實的問題是成本。目前,全固態電池仍處于實驗室與工程樣品階段,單體電芯成本較高,距離大規模商業化尚有時日,還需要全行業持續努力推進。按照業內專家的判斷,真正與現有液態電池在“每瓦時成本”層面接近,至少要等到2030–2035年之后。
清陶動力的“雙線作戰”與行業布局
從行業發展來看,目前全球固態電池賽道已形成多強競逐的格局,不同企業基于技術積累與市場判斷,選擇了差異化路線。面對技術挑戰與市場需求的雙重驅動,清陶動力采取“性價比路線+性能路線”并行的雙線作戰策略,在固態電池賽道上穩步推進。
性能線聚焦全固態電池的技術攻堅,將其定位為“技術制高點”,如同“核武器”一般,雖在短期內不追求大規模盈利,但必須掌握核心能力。清陶動力的全固態電池整體研發進展處于行業前列,已完成中試線建設,計劃到2027年實現首批1000臺級別裝車應用,搭載于上汽集團某款新車平臺。得益于平臺化設計,全固態電池包可直接替換現有液態電池包,續航里程在1000公里以上。
性價比路線以半固態(固液混合態)電池為主,聚焦市場化應用,目前已實現兩款產品量產交付:一是智己L6(參數丨圖片)光年版的半固態電池,采用小批量交付模式,經過半年多的實車驗證,性能表現穩定;二是MG4安芯版的半固態電池,作為首款大批量生產的產品,主打主流消費市場。根據規劃,2026年,清陶動力的半固態電池產品將繼續搭載于上汽旗下品牌多款新能源車型。
從技術演進來看,當前行業仍處于“量變積累”階段,三大核心難題雖有突破和進展,但距離大規模量產仍有很長的一段路要走。固態電池確實代表動力電池的“終極形態”,但它不會以顛覆式速度到來,也不會一次性滿足所有期待。
固態電池在本質上是材料變革驅動電池體系創新的系統工程,需要材料、電芯、系統、整車共同推進的迭代更新。對消費者而言,真正的改變,或許不是“明天就用上全固態”,而是在不知不覺中,電動車變得更穩定、更從容、更接近一輛“成熟交通工具”。
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