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与传统锂离子电池相比,固态电池拥有多方面的优势。
首先是能量密度和储能特性。在理想状态下,固态锂的扩散速度(离子传导率)超过液体电解液,理论上可实现更高的输出。由于不必封入液体,可以简化电池外装,既实现了小型化,又简化了生产工艺。根据部分企业的宣传,业已制造出能量密度达每公升1.1千瓦时的电池,这一能量密度要比锂离子电池的高大约50%。未来固态电池甚至有望比当前电池能量密度提高数倍。
其次是安全性能。从锂离子充电电池内部构造而言,如果只有锂离子移动,而其它离子不移动,则是最理想的状态。无机电解质就能够做到只使锂离子移动。这样可防止阴离子移动导致的次生反应,有助于提高安全性及耐久性。传统采用有机电解液的锂离子充电电池,过度充电、内部短路等异常情况发生时可能导致电解液发热,有自燃或爆炸的危险。全固态电池的固体电解质和液体电解液相比不易燃烧,阻燃能力强,避免可燃液体泄漏的风险,其安全性可大幅提高。
另外,在生产制造方面,如前所述电池外装得以简化,从而能以卷对卷方式制造大面积的电池单元。此外,还可将多个电极层叠,并在电池单元内串联,制造出12V或24V的大电压电池单元。
但固态电池目前也有其瓶颈,例如在工艺复杂程度等方面。另外,固态电池高倍率放电性能差,低温特性不好。
前景看好
大众汽车CEO马丁˙文德恩去年11月曾表示:“我认为固态电池技术应用潜力巨大,应用该技术很有可能将电动车续航里程提升至700公里。”
除了性能,电池造价也将是突破的重点。当下电动车售价不菲,很大原因是由于电池组成本居高。
大众汽车集团负责研发的董事会成员诺萨(Heinz-JakobNeusser)向媒体透露,公司未来所有的电气化车辆可能转向单一的锂离子电池单元设计。虽然电池车型号规格各异,但统一的电池单元可以采用不同的封装数量与方式,满足各类需求。集团的目标是通过简化电池单元设计降低电池成本66%。
诺萨在圆桌会议上称:“我们清晰地认识到集团需要通用化电池单元,这意味着集团内的每款产品、每个品牌都采用相同的电池单元,否则我们无法在开发过程中实现协同效应。”但诺萨没有给出具体的路线切换时间节点。
一位发言人表示,单一的电池设计可以充分利用大众位于德国Braunschweig的电池模块组装厂产能,甚至可以由不同的电池供应商采用统一的电池单元设计。
当下,大众汽车采用了多种锂离子电池单元。例如松下为e-高尔夫、高尔夫GTE插电式混合动力车、奥迪A3电动车供应电池,三星则为帕萨特GTE、奥迪其他电动车供应电池。
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