作品聲明：內(nèi)容取材于網(wǎng)絡(luò)

固態(tài)電池，被譽為電動車“終極技術(shù)”，承諾徹底告別續(xù)航焦慮與安全隱患。

然而，十余年重金投入，中日韓三大電池巨頭，竟無一能將其真正量產(chǎn)，集體“全軍覆沒”。

那么“固態(tài)電池”的制作究竟有何難度？中國如今又進(jìn)展如何？

重大的難度

在十五年前，就已經(jīng)有人提出了固態(tài)電池的想法，說它能讓電動車徹底告別起火的噩夢，輕松跑上一千公里，徹底終結(jié)里程焦慮。

然而，現(xiàn)實卻像一盆冷水。

放眼望去，無論是技術(shù)狂人日本，還是產(chǎn)業(yè)鏈巨頭韓國，亦或是市場霸主中國，在這個賽道上，竟然是“全軍覆沒”，沒一家能把真正意義上的全固態(tài)電池裝進(jìn)量產(chǎn)車?yán)铩?/strong>

因為固態(tài)電池在理論上同物理、化學(xué)和經(jīng)濟上有太多的牽扯。

先說固態(tài)電池在物理方面的概念，就是把傳統(tǒng)電池里那些易燃的液體換成一塊堅固的固體。聽起來，既安全又可靠?？蓡栴}恰恰就出在這個“固”字上。

兩個固體想要緊密貼合，在微觀世界里幾乎是不可能的任務(wù)。

液體可以像水滲入海綿一樣，實現(xiàn)無死角的浸潤，但兩個固體表面再怎么打磨，放大到微觀層面，都像是兩座崎嶇的山脈在硬碰硬，能完全接觸相融是幾乎不能做到。

離子們想要穿過這道鴻溝，就像千軍萬馬過獨木橋，阻力大到驚人，這就是所謂的“界面阻抗”。結(jié)果就是，電池性能一落千丈。

更要命的是，電池不是一個靜態(tài)的東西。它在充放電時，電極會像人的肺一樣，不停地發(fā)生膨脹和收縮。

這種反復(fù)的形變，會在固態(tài)界面間產(chǎn)生超過200兆帕的應(yīng)力，這足以撕裂本就脆弱不堪的接觸點。

一旦接觸被破壞，麻煩就接踵而至。不穩(wěn)定的界面會誘發(fā)一種致命的晶體生長，那就是鋰枝晶。

這些針狀的結(jié)晶體會像毒刺一樣，瘋狂地穿透固態(tài)電解質(zhì)的重心，直接引發(fā)電池內(nèi)部短路，讓一切努力歸零。

所以，看似簡單的固換液，其實也是一場艱苦的戰(zhàn)斗。

化學(xué)家的三難抉擇

就算我們能奇跡般地抹平物理世界的鴻溝，化學(xué)家們又會遞上一張更令人頭疼的選擇題。

尋找理想的固態(tài)電解質(zhì)材料，本身就是一個困境，目前主流的探索方向有三條：聚合物、氧化物和硫化物。

聚合物的優(yōu)點是加工工藝成熟，質(zhì)地柔韌。可它的缺點也同樣致命，它的離子導(dǎo)電率低得像一只蝸牛在散步，根本無法滿足汽車的動力需求。

而且，它還很怕冷，常常需要在60攝氏度這樣的高溫環(huán)境里才能打起精神工作。

而氧化物就像一塊陶瓷片，它很穩(wěn)定，成本也相對可控，但毛病和聚合物一樣，離子跑得太慢。

而且它本身非常脆，你很難想象能把一塊陶瓷一樣的東西，安全又高效地加工成大尺寸的動力電芯。

硫化物它的離子導(dǎo)電率高到爆炸，甚至能超過現(xiàn)在的液態(tài)電解液。性能上，它幾乎是完美的。

但它的化學(xué)性質(zhì)極不穩(wěn)定，一遇到空氣或者水汽，就會立刻發(fā)生反應(yīng)，生成劇毒的硫化氫氣體，就像是臭雞蛋的那個味兒。

一個會自己產(chǎn)生毒氣的電池，誰敢放在車?yán)铮?/strong>

就算解決了這一麻煩，制造硫化物電池也必須要在比醫(yī)院手術(shù)室還要潔凈、干燥無數(shù)倍的環(huán)境里進(jìn)行，一條產(chǎn)線的投資成本，是現(xiàn)有產(chǎn)線的幾十倍。

更別提它還依賴鍺、鑭這些稀有貴金屬，光是材料成本就可能是傳統(tǒng)電池的四倍。

化學(xué)家們的處境，就是這么尷尬。

擺在面前的，是一個跑不快的“蝸?！?，一個一碰就碎的“脆片”，還有一個性能超神卻又貴又毒的“毒藥”。

任何一條路走到黑，似乎都看不到光。

不同的路徑

面對物理和化學(xué)設(shè)下的雙重僵局，全球都沒有放棄，而是更加賣力，就像是在進(jìn)行技術(shù)之爭。

以豐田為代表的日本，選擇了“完美主義”的豪賭。他們幾乎把所有籌碼都押在了理論上限最高，但也最難啃的硫化物路線上。

他們的算盤是，只要能一舉攻克，就能靠一次顛覆性的技術(shù)革命，贏下整個牌局。

但這無疑是一場高風(fēng)險的賭博，長達(dá)十五年的巨額投入，一旦硫化物在成本或安全性的最后一公里上無法突破，這些錢很可能就付諸東流了。

而中國沒有把雞蛋放在一個籃子里，聚合物、氧化物、硫化物三條路都在布局，以此分散風(fēng)險。

在產(chǎn)業(yè)化層面，中國從半固態(tài)電池產(chǎn)品切入過渡，所謂的半固態(tài)，就是不追求極致的全固態(tài)，而是保留少量的液體或凝膠。

這種“不完美”的方案，卻巧妙地繞開了最棘手的物理難題，大大降低了技術(shù)難度。

更關(guān)鍵的是，它能和現(xiàn)有的鋰電池生產(chǎn)線高度兼容。

這意味著，車企不需要砸下天文數(shù)字的資金去建新產(chǎn)線，就能快速把產(chǎn)品推向市場。蔚來的150度電池包，就是這個戰(zhàn)略下的產(chǎn)物。

量產(chǎn)半固態(tài)電池，不僅能在真實的市場應(yīng)用中，不斷迭代技術(shù)、積累數(shù)據(jù)、降低成本，更重要的是，它激活了從上游材料到下游整車的整條龐大產(chǎn)業(yè)鏈。

這給商業(yè)化帶來的利潤，可以源源不斷地為最終攻克全固態(tài)技術(shù)的長期研發(fā)，提供資金支持。

與此同時，快充技術(shù)、換電模式的成熟，也在很大程度上緩解了用戶的續(xù)航焦慮。

讓全固態(tài)電池從一個“非有不可”的救命稻草，變成了一個“錦上添花”的升級選項，為這場持久戰(zhàn)贏得了寶貴的戰(zhàn)略縱深和時間。

韓國雖然選擇了氧化物和硫化物兩條路，但并未投入過多的資金和技術(shù)，距離成果更加遙遙無期。

結(jié)語

全固態(tài)電池的難度，注定了它的商業(yè)化量產(chǎn)之路必然是漫長而曲折的。

最初設(shè)想的今年實現(xiàn)量產(chǎn)的目標(biāo)，如今看來已經(jīng)是一個笑話，普遍的預(yù)期已經(jīng)推遲到了2028-2030年，甚至更晚。

就連中國科學(xué)院院士歐陽明高也預(yù)測，能量密度達(dá)到400Wh/kg的全固態(tài)電池，可能要到2027-2028年才能看到產(chǎn)業(yè)化的曙光。

信息來源：
中國青年網(wǎng)2022-07-12《中國固態(tài)電池研發(fā)落后嗎？》
新浪財經(jīng)2025-01-02《固態(tài)電池?zé)岢毕碌娜c冷思考》