固態電池是一種使用固體電極和固體電解質的電池,其能量是密度鋰離子電池的2倍。目前續航里程是影響電動汽車發展的主要難題,現有鋰離子電池已經被開發的比較成熟了,進一步提升電池性能的投入越來越大但效果卻不明顯,整車廠和消費者繼續一種新型電池來實現更多的續航、更快的充電效率、更安全的使用需求。
QuantumScape宣稱與目前可用的鋰離子電池相比,其固態汽車電池的續航里程有望提高80%。固態電池被廣泛認為有替代鋰離子電池作為汽車動力電池的潛力,近些年全球對固態電池的研究越來越多,全球車企及電池企業在固態汽車電池領域的研究與合作越來越多。
2021年9月,福特和寶馬投資一家的電池初創企業Solid Power對科羅拉多州的工廠進行擴建,準備在2022年初開始試生產其自主研發的固態電池產品,并在2025-2030年間進入實際道路測試階段。
9月21日,美國電池制造商QuantumScape表示,其已與一家大型汽車制造商達成合作,共同評估其固態電池電芯原型。該公司與大眾集團設立的合資公司計劃最早于2024年開始為大眾生產固態電池電芯,未來也將為其它汽車制造商生產固態電池。
固態電池理論上可以儲存兩倍于鋰離子電池的能量,但是用于電動汽車的固態電池的開發存在各種技術障礙,包括電解質和電極之間的界面問題、固-固接觸不良以及充電和放電過程中的鋰枝晶問題、固體電解質的體積電阻問題、電池的循環穩定性問題、系統的電化學穩定性問題,還有各種其他材料差距、加工需求和設計差距,另外目前固態電池生產成本也是鋰離子電池生產成本的幾倍。
盡管固態汽車電池技術還面臨一系列問題,但是中國、美國和德國等主要電動汽車市場正在大力投資電動汽車和電動汽車充電基礎設施,同時研發更快、更高效的充電方法、更遠距離的電動汽車和更低成本的電池,他們還一直在投資開發固態電池技術。
新思界
產業研究中心發布的
《2021-2026年中國固態汽車電池行業市場深度調研及發展前景預測報告》顯示,未來,隨著政府、車企、電池企業在固態電池領域的不斷投資和研發,上述問題都能一一解決,而一旦克服了上述技術問題,固態電池就有望快速投入使用,結合各方計劃和研發進度分析,預計固態汽車電池大部分問題將在2025年左右得到解決,并在接下來的幾年迅速大規模生產固態汽車電池并安裝到新能源汽車上。
成本方面,鋰離子電池的價格在過去10年中下降了80%-90%,2010年鋰離子電池價格約為1100美元/kWh,2020年降到約137美元/kWh。預計未來,隨著固態汽車電池技術的不斷進步以及規模經濟不斷顯現,固態汽車電池價格也將快速下降,能夠達到一個更經濟的價格,進而有利于在更多車型上應用。