中国新能源车企太难了,刚走上世界之巅,就遭到了特斯拉“价格屠刀”的毒打,特斯拉这波攻击还没结束,日本又放出重磅消息,成功研发了固态电池,掌握了新能源汽车的核心竞争力!
根据最新消息表明:日产抢先研发出固态电池。这也就说明,昔日燃油车巨头,如今具备了转型最好的硬实力,这对于当下世界新能源汽车的发展来说,无疑是一个巨大的助力,可与此同时,也带给了我国新能源汽车不少新的思考。那么日产电动汽车是否能就此走上发展的快车道?今天我们就带着这个问题,一探究竟,顺便揭露一下为何电池问题成为了制约电动汽车发展的关键问题,和固态电池为何会成为众人追逐对象的。记得点赞收藏。
近年来新能源汽车经历黄金十年,终于得到了消费者的认可,产量从几万跳至千万,就是需求不断加大最好的表现。粗略估计在全球范围内,新能源汽车的销量将在两年内和七年里分别达到两千五百多万辆和五千两百多万辆,新能源汽车的普及率将持续提升。并在2030年超过百分之五十,而在未来27年左右,新能源电动车有望基本完成新能源汽车对传统燃油车的替代。在一系列的美好畅想之外,不得不考虑制约电动汽车发展的痛点,即电池问题。电动车电池续航短,安全性低,使用寿命短,易燃易爆炸等问题,是人们顾虑的主要因素。
而近日,日产研发出固态电池的消息冲上热搜,固态电池是个什么东西呢?为何它的出世会引起轩然大波呢?要想了解这个问题,我们还得从电动车的电池讲起。
电池主要由正负极和电解质构成,在电池的发展过程里,经过了铅酸电池,镍氢电池到如今以液态锂电池为主的格局。锂电池在我们日常生活中十分常见,手机,电脑,电动车用的都是液态锂电池。科技在发展,时代在进步,固态电池作为下一代电池已经在这个时代里初露锋芒。
固态电池是由什么构成呢?固态电池作为一种电池科技将引领电动车市场新的潮流。庞大的电动车市场如今普遍使用的是锂离子电池,它主要使用的是液态电解液,充电和放电的过程的完成,是通过锂离子在电解液中于正负极来回的运动完成。而固态电池技术在充放电原理上其实与液态电池一致,依然是依靠锂电子在电解液中正负极的来回移动。固态电池将传统锂电池中的液态电解液换成了固态的电解质,同时取消了隔膜这一结构,变成了纯固态的正极,负极,固态电解质的结构。
要理解固态电池和锂电池的差别,我们啊,还得从这所谓的“固体”跟“液体”讲起。固体的分子之间的空隙比液体分子之间的空隙小,因此往往会比液体的结构更加稳定。液态没有确定的形状所以容易受容器的影响,液体分子间的距离较远,分子运动空间大运动强烈,相互之间的吸引力相较与液体小。温度和压力的变化都容易使液体汽化,从液体变成气体。而固体分子间距离小,固体分子结构致密,分子不易扩散,因此有更高的密度和更稳定的结构。
了解了固体跟液体的差别之后,我们再来说说,为什么电池从液态走向固态就算是完成了新能源电动车行业里的大跨步,算是掌握了行业里的制先权和话语权呢?
这就要说锂电池的种种弊端了,因为液态电解液的缘故,使得其十分容易受到外界影响,产生不稳定性,出现易燃或泄露的现象,这种不稳定性带来的就是自燃或爆炸。相比锂电池的弊端,固态电解质可谓是完胜,一不易燃,二不挥发,三不腐蚀,高温环境下也具备极高的稳定性。
电动车市场能否彻底打开的关键除了安全性的因素外,还在于续航能力和电池寿命是否能大幅提升。那么使用固态电解质的固态电池能解决这个问题吗?
答案是可以的。
要想让电动车的续航能力更强,提高电池的能量密度是是关键。相较于一两百瓦时每千克的传统锂电池,特斯拉4680的能量密度达到了三百瓦时每千克在在电车届独占鳌头。但是固态电池的电池密度可以达到四百甚至五百瓦时每千克,是普通锂电池的两倍三倍之多。提高正极材质容量,需要充电至高电压,以脱出更多的锂,正极需要更高的电压。高电压无法存在于液态电解质之中,造成高压会造成液态电解质氧化,继而发生短路,产生高温,造成安全隐患。固态电池可以耐受更高的电压,高电压带来高容量,也就形成了更高的能量密度,提高了电池的性能。
固态电池的出世,使电车实现高续航不再是难题。续航的提升,使电动车有望“干倒”传统的燃油汽车,开辟一个新时代,新纪元。固态电池的负极材质可以兼容金属锂,相较于现在常用的石墨质量更轻,能量密度更高。固态电池中取消了隔膜的结构,采用固态电解质,结构更加紧凑,缩短了正负极之间的距离,减小了电池厚度,有效的缩小了固态电池的体积和所占据的空间,更加有利于电动汽车的行驶。那么,这么好用的固态电池,究竟什么时候可以落地呢?
固态电池至今仍处于实验室阶段,因为它所面临的难题并不好攻克,理想丰满往往现实很骨感,大众观点普遍认为需要固态电池至少还有10年的路要走。要想实现量产,以下的问题是不得不面对的。
首先是固态电池不使用电解液,离子导电率会大幅降低,固态电解质相较于其他介质来说导锂能力差,导电效率低,因而很难实现快速充电。固体同固体之间的接触相较于液体之间的接触来说接触性差,内部阻力较大,离子传输效率低。还没有特别好的解决办法。其次重要的就是控制成本的问题,材料价格高,电池制备工艺复杂,产业链上下游不完整,因而成本高,毕竟企业的最终目的是盈利,不可能用爱发电,所以目前阶段固态电池难以大规模量化生产。
固态电池的技术和成本瓶颈暂时难以突破,这种情况下,企业应该怎么做才能在这条赛道上拼出自己的地盘呢?而不少企业还是认清了现实,许多企业选择了走“迂回”型路线。在现阶段将目光更多地放在半固态的研发上,也就是在固态电池中添加部分电解液,先从半固态电池出发,逐步向固态电池过度。观其名,可知半固态电池采用的是液态电解质和固态电解质相结合的“路子”,在一定程度上,在有限范围内“取其精华,去其糟粕”,价格相对固态电池来说相对低廉,安全和性能方面相对传统锂电池来说有所提升。目前我国多家企业已在半固态电池领域有所建树。
在汽车企业的积极推动下,固态电池产业化进程按下“加速键”,有望在2023年步入“装车元年”。虽然我国在燃油车领域起步较晚,迟迟未能达到世界领先水平,但这次起跑线相同的情况下,我国各大车企都纷纷推出或即将推出半固态电池。虽然我国在燃油车领域起步较晚,迟迟未能达到世界领先水平,但这次起跑线相同的情况下,我们如何如何虽然我国在燃油车领域起步较晚,迟迟未能达到世界领先水平,但这次起跑线相同的情况下,我们如何如何自2015年起,我国新能源汽车产销量连续7年位居世界第一。相关产业链逐步形成,配套设施亦不断完善。我国新能源车产业从无到有、从微到大,从弱变强,一步一步的发展与成长,如今回看我国新能源汽车发展的历程,我国逐步成为引领全球汽车产业转型升级的重要力量。
经历补贴政策的助推,我国新能源汽车一步步走向了市场,产业带也日渐完善,全面进入了快速增长期,这也使得这场竞争正式进入白热化。从开辟的市场规模来看,我国己经成为全球最大的新能源汽车市场,前年年新能源汽车产销突破三百五十万辆,即使在全球疫情的大环境下,依然实现了同比1.6倍的大幅增长。从技术研发方面来看,我国已基本攻克了动力电池、驱动电机、整车控制系统等主流电动化关键核心技术,逐步建立起了产业完善,自我把控的内循环电动汽车产业体系。
在品牌的发展上,我国的汽车企业也都积极入市,传统汽车企业陆续推出全新电动汽车品牌,加大马力向新能源汽车市场进军并取得了相当不匪夷的成绩,与此同时我国汽车产业头部制造新势力品牌,且月均销量已经突破并站稳万级水平,由此新能源电动车产业也进入了快速成长阶段,我国很多企业已经走在世界的先列。
我们对国产电动汽车的前景是很看好的,但是仍不能停下脚步,止步于此。把半固态电池和液态电池的生产工艺和装备做比较,我们可以得出一个结论,半固态电池的供应链与现有供应链重合度很高,只有一些比较关键的工艺如原位固态化、注液的操作方式有所区别,正负极材料没有发生本质变化。因此我们不能借着“半固态”的噱头和东风疯狂营销,扩大商业版图而轻视研发。虽然半固态电池的出世是向前跨了一步,但是它仍需要电解液和隔膜,作为一种被“阉割”后的保守方案,本质上来说突破不大,尚需要进一步的改进和研发。
在全固态电池的研发上日本领先了一步,近日日产已经开发出全固态电池,预计五年内推出搭载全固态电池的电动汽车。之前宝马集团也曾宣布,将打造全固态电池生产线列为发展计划,预计三年后推出首辆固态电池电动车。就目前的进度来说,日产在固态电池的赛道上奔驰的很快,一反人们对日系厂商电动化落后的印象,或许不是真正的落后,而是换一个赛道冲刺,也许真正的竞争还在后面。在这条道路上,各国的努力从未停止。未来发展如何我们犹未可知,但能够确定的是欧美国家从未停止过在这条道路上的求索,以希求弯道超车,横霸电动汽车市场,掌握话语权。
面对如此情势,“外敌”来势汹汹,中国企业更加不能掉以轻心。守好自己的道路,走好自己道路的同时也要看准情势与局势,跟随发展的步伐,将“产”“学”“研”相结合,将发展的重心放在技术的攻关上。在新一轮的比拼中夺得先机,走好站位。
在现在这个新能源快速发展,老旧能源极具枯竭的时代里,汽车电动化是一种趋势和导向,也是一种确定和必然。世界资源分布不均的情况必然会导致传统燃油汽车受国际局势影响大,譬如这次俄乌战局带来了石油全面涨价的问题。由于资源的不可控性,导致了石油和燃气成本的不可控。在这种情况下,分布较为平均,且可再生的电力资源相对稳定的多,价格也相对可控和低廉。如今时代,环保观念深入人心,新能源电动汽车在运行中无污染,必然能得到国家和高层的青睐。相比较燃油汽车,电动汽车依靠电动机产生动力,运行中的噪音和震动幅度都明显的小于燃油发动机,运行更加的安静平稳。因而电动车是未来发展的必然趋势。那么该如何在这个赛道上突出重围呢?
任何时候,技术都是第一位,在波澜壮阔的产业变革实践中,缺乏明确技术方向是新产业的普遍迷思,同样也是蕴含金矿的新大陆。只有掌握了核心技术,才能够掌握话语权,在固态电池方面,各国都积极筹备,摩拳擦掌,但不可否认的是,就目前来说,依然有很长的路要走。如今时代,发展的问题始终离不开技术的进步,中国企业要注重人才的引进和培养,技术的开发与运用,在这次更迭之中把握良机。