冬天的早晨,一开暖风就像在挤压电池的最后一口气。你猜怎么着,气温低到十几度时,实际续航会直接缩成一半,充电速度也变慢。夏天出行,长时间在高速上跑,大家也会尽量避免,担心电量吃紧。
这些续航缩水、充电慢和电池安全隐患,长期压着国内新能源车的发展。其实,行业也在等待一个突破性的技术落地。
吉利最近完成了一项全固态电池技术的自研,将它装在常规乘用车的底盘上,顺利完成多轮道路实测。搭载新电池的测试车综合续航,突破了一千公里,电芯理论使用寿命达到百万公里,单体能量密度提升到每公斤500瓦时。这些数据看起来很科技感,但已经实现实车落地测试。
要正确理解这次突破,得把锂电的发展史看清楚。锂电的研究起步于三十多年前,七十年代的科研人员就已经在尝试。早期负极材料是纯金属锂,储电潜力很强,但液态锂电里会长出枝晶,容易刺穿隔膜,造成短路和起火。1985年,研究人员让金属锂被石墨包裹,并在电池内部引入有机碳酸酯液体,安全性大为提升。1991年,这类液态锂离子电池实现商业化,支撑了后续三十年的新能源车发展。
传统液态锂电的技术上限,三元锂和磷酸铁锂电池的能量密度,约在每公斤300瓦时,已经接近瓶颈。内部填充的碳酸酯液体易燃,导致长期安全隐患。高温会分解,低温会让液体变粘,离子活性下降,最终造成续航衰减和性能下降。
吉利这次推出的全固态电池,用无机固态电解质替代液态电解液和聚合物隔膜,基本上把结构改成了像微晶陶瓷的材料。新材料的机械硬度很高,可以从物理上抑制锂枝晶,杜绝内部刺穿短路。耐高温性能也大幅提升,几百摄氏度时都不分解、不燃烧。
全固态电池还取消了厚重的防爆和隔热结构,重量更轻。理论上可以重新使用储电能力更强的纯金属锂负极,单位储电容量是石墨的十倍,搭配高压正极,能量密度就会直接翻倍,达到每公斤500瓦时。
车身底盘和重量不变,可用储电量却翻倍,企业不需要靠堆电池来实现千公里续航。哪怕如此,距离大规模民用落地仍有路要走,实验室成果和量产成熟之间还存在不少难题。
固态电解质与固态电极颗粒是硬性接触,没有贴合缓冲空间,经过上千次充放电循环,界面会出现微小空隙,电阻上升,影响性能。需要精准稳定的机械预紧结构来锁死接触界面,这对生产设备和工艺要求极高。加之,当前的硫化物固态电解质遇水分会反应产生有毒气体,生产线必须长期保持极干燥,露点要低于-50°C,设备改造和环境维护成本也很高。
这次路测对国内全固态电池技术具有里程碑意义,表明从理论走向真实路面的步伐正在加快。等到正式量产后,冬季续航、高寒驾驶、长途充电等待以及颠簸路面的安全顾虑,都会获得实质性改善。你会不会也在想象,日常用车体验会不会因此彻底改变?