又到了電動車「自燃季」？據不完全統計，僅4-5月全國各地已經被曝光的電動車自燃起火事件高達8起，這再次考驗了人們對電動車安全性的信任感。而對於電動車安全性的質疑，歸根結底是對動力電池的質疑。面對儲能較少、自燃風險、充電緩慢、回收困難這幾大硬傷，一款顛覆性的電池產品才是人們真正所需。
什麼是顛覆性？不是每年「擠牙膏」般地讓技術進步一點點，而是要讓電動車與燃油車之間的便利性差距縮小至零。那這種顛覆性是指日前關注度極高的蜂巢能源「無鈷」電池嗎？是以特斯拉為代表的「高鎳低鈷」三元鋰電池嗎？亦或是以比亞迪為代表的磷酸鐵鋰「刀片」電池？答案：都不是。今日我們就來揭秘動力電池江湖的隱藏「boss」。
進入到2020年，大家對動力電池的關注度甚至超出了電動車本身。寧德時代的CTP技術、比亞迪的刀片技術，以及半路殺出來一個攔路虎——蜂巢能源的「無鈷」電池（鎳錳酸鋰電池），都爭先搶後佔據著媒體頭版頭條。
「鎳錳酸鋰電池本質是由鎳取代尖晶石錳酸鋰中的部分錳，與錳酸鋰有同樣的晶體結構，早在20年前就有人研究。」一位業內研究人員對此表示。無論是蜂巢能源的鎳錳酸鋰電池，還是比亞迪的磷酸鐵鋰電池，它們雖在能量密度上有所提升，但在材料上沒有根本性改變，只是結構上有較大突破。這些技術進步是獲得行業內高度認可的，但作為一款產品，對於消費者而言還不足以讓人「驚豔」。
■固態電池才是你要的「驚豔」之選
根據「中國製造2025」規劃，至2020年鋰電池能量密度要達到300Wh/kg，2025年為400Wh/kg，2030年為500Wh/kg。目前來看，無論是市場上的哪種電池，依靠現有材料技術都難以實現電池單體能量密度高於350Wh/kg的目標。即使是特斯拉的21700三元鋰電池，能量密度也僅在300Wh/kg左右。
2019諾貝爾化學獎得主Goodenough老爺子曾表述，「你需要的是一步跨越，而不是一個增量。」在他眼裡，那個跨越就是「固態電池」。何為固態電池？一位清華大學研究生曾經用紅豆糕非常形象地回答了這個問題。
「我喜歡吃紅豆糕，一開始的時候只是覺得好吃，突然有一天，我意識到原來紅豆糕是將兩個固體完美粘合在一起。當時每天在做固態電池研究的我，心心念念想做這樣一個緊密接觸的界面，沒想到最好的例子卻擺在飯桌上。」他說。
在傳統鋰離子電池中，隔膜和電解液加起來佔據了電池中近40%的體積和25%的質量，而固態電解質代替電解液後，正負極之間的距離則縮小至幾個微米。電池的外在形態也從圓圓胖胖的樣子變得更加瘦扁，如同紅豆糕一樣。
條條大路通羅馬，但有的人生來就在羅馬。即使是半固態電池，能量密度也可達350Wh/kg以上，完全「吊打」目前的鋰離子電池。隨著液態電解質含量逐步下降，全固態電池的能量密度可達500Wh/kg以上。這意味著目前市面上600公裡的鋰離子電池包，如果換為全固態電池，續航將達到2000km以上，所謂的電動車裡程焦慮也將不復存在。
「固態電池將成為三元電池的顛覆者。」國家工信部培訓中心汽車專家張翔曾如此論斷，他認為固態電池將成為電動汽車取代傳統燃油汽車的利器。
全固態電池不僅在能量密度上做到出眾，還具有不可燃、無腐蝕、不揮發、不存在漏液問題等特性，安全性更有保證，即使在高溫情況下也不會著火。此外，在回收方面，全固態電池僅用「幹法」回收即可。也就是通過破碎法將電池內部的有效成分提取出來，這也解決了當下動力電池回收難、易產生廢液的問題。
■眾企業已悄然進入「軍備競賽」階段
說了那麼多固態電池的閃亮之處，想必你一定在想，這麼好的「神仙」產品，倒是快點量產啊！實際上，為完成未來動力電池產業發展規劃目標，固態電池已悄然進入「軍備競賽」階段，其中海外企業以豐田最為出眾。如果不是因為疫情，原本在2020年東京奧運會上，豐田將亮相旗下的固態電池電動汽車，但真正量產或許要等到2025年。
『豐田固態電池基於e-Palette概念平臺進行研發』
為什麼日本的固態電池可以在這個夏天「早熟」？在電動化浪潮開啟之初，各大汽車製造商紛紛推出純電動汽車，但豐田在這方面的表現並不積極，原因就是在等待自家固態電池的成熟。豐田官方發言人Kayo Doi表示，豐田希望能在二十一世紀20年代初期將全固態電池商業化，以此來彌補豐田與日產、特斯拉等電動車先導企業之間的差距。
這並不是一句空想。事實上，豐田早在2008年就舉全集團之力研究全固態電池。在取得成果方面，豐田在該領域專利數量佔據全球固態電池專利數量的13%，是全球擁有固態電池專利數量最多的企業。開句玩笑話，豐田免費開放了5680項汽車氫燃料電池專利使用權，此後又免費開放了23740項混合動力車的相關技術專利，那麼「大方」的豐田怎麼不開放固態電池專利呢？這就很耐人尋味了。
另一個有意思的案例，戴森日前展示了其已經放棄的代號為「N526」的電動車。之前因造車成本太高，戴森果斷停止了造車項目。值得一提的是，雖然戴森放棄了製造電動車，但卻投入25億英鎊（約合210億元人民幣）用於固態電池及相關技術的研發。可見固態電池這一「金礦」還吸引了跨界玩家紛紛參與。
實際上，從汽車產業鏈到電子電器產業鏈，甚至許多固態電池初創企業，全都卯足勁希望能在固態電池領域搶佔先機贏得市場份額。
從國內整體形勢上看，部分企業也已進入固態電池（半固態電池）中試階段，2025年前可能實現固態電池量產，其中以蔚來、天際及愛馳為代表的中國造車新勢力品牌，在固態電池的布局上表現更為積極。
■動力電池江湖將被顛覆
任何一個美好事物在誕生前，都要經歷一番血與火的淬鍊，通往固態電池之路同樣並非一帆風順。
關於實驗室研究和產業化的差異，中科院院士南策文有個經典的論述：「做研究追求1%的可能性、可行性，可以通過不斷試錯創新；產業界追求的是99%甚至100%的可靠性和一致性，各個方面都要考慮周到，要把1%變成99%甚至100%，中間需要一個轉化的橋梁和過程，需要逐漸完善，直至完全可控。」業內專家預測，在2025年前後，半固態電池可以實現大規模量產，2030年前後可實現全固態電池的商業化應用。
在固態電池還未真正量產之際，眼下主流的三元電池、磷酸鐵鋰電池，乃至新晉的鎳錳酸電池，都會在近5-10年內佔據主導地位，但固態電池一旦量產，整個動力電池江湖將會翻天覆地。
首先，一旦全固態電池量產，鋰離子電池所詬病的安全和續航問題將不再是障礙，這將真正拉開電動車替代燃油車的大幕。
其次，全固態電池的上遊正負極材料、固態電解質、設備和製造等環節業將會發生變化。這不但會給新玩家機會，也會重重的捶打原有的玩家。
最後，電池要達到商業化需要在規模和成本方面都能達到完美的平衡點，使用的材料不能是高成本且稀有的，並且要有實現大規模應用的可能。不過，根據輝能科技的估算，在量產規模達到20GWh之時，全固態電池組的成本將降至三元鋰電池的98%，並形成替代作用。
編輯有話說：
科技進步的力量是無窮的，當電池技術解決了電動車的續航不足、充電緩慢等硬傷，電動車便可自然而然取代燃油車。目前，離我們最近的新電池技術應該就是眼下最熱門的「無鈷」電池，但真正意義上的更深層次的技術革新，可能還要屬全固態電池。全固態電池將在接下來的幾年內撥開雲霧見月明，我們也更期待中國汽車品牌給我們帶來驚喜。