固态电池或许是电动汽车 (EV)技术的下一个重大突破,但距离量产仍遥遥无期。其可靠性方面的重大问题阻碍了其推广应用。即使是最好的原型电池,也已被证明无法像传统的锂离子 (Li-ion) 电池那样承受如此多的充电循环。
但这并没有阻止电池制造商和汽车制造商的尝试。一旦市场上出现能够真正长期使用的固态电池,电动汽车行业将跃升至一个全新的水平,拥有巨大的续航里程和快速的充电速度,并有可能取代内燃机 (ICE)。中国汽车制造商小米,这家凭借 SU7 运动型轿车震撼人心的电动汽车颠覆者,也想在固态电池领域分一杯羹。它刚刚获得了一款新原型的专利,使这项技术距离量产又近了一步。
小米的固态专利旨在解决电池内部离子传输相关的挑战
目前固态电池的主要问题在于,如何让锂离子安全地在电池中移动,同时又不损坏电池本身,这非常困难。到目前为止,虽然固态电池已被证明具有更高的能量密度,但它们的充电次数却不如锂离子电池。简而言之,固态电池就像一级方程式赛车:在赛道上速度极快、效率极高,但长期来看并不可靠。而锂离子电池则像一辆值得信赖的日常用车:可靠可靠,但速度却没那么快。
目前,固态电池的可靠性主要面临三个问题:离子电导率、界面接触问题以及锂枝晶的形成。简而言之,这实际上意味着电池不稳定,最终会因短路而自行崩溃。
为了缓解这些问题,小米的专利采用了该汽车制造商所描述的“层状电极结构,可提高离子电导率和能量密度”。换句话说,固体电解质堆叠在不同活性和导电材料的不同层中。这还包括导电剂和粘合剂,而主电解质本身由聚合物和金属盐制成。
该设计的总体目标是缩短电池内锂离子的传输路径,从而降低电池过早退化的风险。最后,小米表示,这款新电池将与其现有的锂离子生产线兼容,从而使该汽车制造商能够在生产锂离子电池的同时,生产固态电池。
小米固态电池原型有望实现超过 500 英里的续航里程
如果小米有朝一日能够量产这款原型车,这家汽车制造商声称其下一代电动汽车单次充电续航里程将超过 1200 公里(746 英里)。这简直太不可思议了。但这个数字有个问题,因为它反映的是中国的 CLTC 评级。按照更传统的北美 EPA 标准,这可能意味着续航里程在 500 公里以上,这仍然绝对令人难以置信。
充电速度也可能大幅提升。该汽车制造商声称,其最新的电池技术将使其电动汽车在短短10分钟内恢复高达800公里(500英里)的续航里程。小米的超紧凑固态原型电池采用电池到车身(CTB)设计,体积效率高达77.8%。该电池高度(包括车辆地板)仅为120毫米,其小巧的尺寸旨在改善未来电动汽车的空间优化,并对车辆的整体重量分布产生积极影响。
虽然一些汽车制造商,例如丰田,声称他们的首款固态电池将在2027年左右上市,但小米却不那么乐观。这家中国汽车制造商预计这项技术在2030年之前不会得到广泛应用。尽管如此,固态电池研究仍然非常令人着迷,因此我们将继续密切关注其进展,并在了解更多信息后在此报道。
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