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其實(shí)按理說，這個(gè)不算是很新的新聞了，在上海車展前夕，國內(nèi)最大（也是全球最大）車用動(dòng)力電池企業(yè)寧德時(shí)代召開了一場(chǎng)發(fā)布會(huì)，發(fā)布了一項(xiàng)名為“凝聚態(tài)電池”的新技術(shù)。這場(chǎng)發(fā)布會(huì)很長，但從頭到尾幾乎都在說車轱轆話，有用的信息只有3句：第一，這個(gè)新的凝聚態(tài)電池能量密度驚人，高達(dá)500Wh/kg，差不多是現(xiàn)在能量密度最高的NCM811電芯的一倍還多。第二，這個(gè)新電池非常安全，以致于寧德時(shí)代打算把這種電池用在民航客機(jī)上。第三，這個(gè)新電池可以代表未來的電池新技術(shù)。所以，這個(gè)所謂的凝聚態(tài)電池到底是啥？這種電池對(duì)于我們普通消費(fèi)者來說，到底有多大意義？是的，小標(biāo)題已經(jīng)直接點(diǎn)明了這個(gè)凝聚態(tài)電池的本質(zhì)：半固態(tài)電池。啥叫半固態(tài)電池？固態(tài)電池里的這個(gè)“固態(tài)”到底是啥意思？為什么這個(gè)新電池能量密度這么高？為什么它能量密度驚人的同時(shí)還可以確保安全性？先別急，只要大家明白半固態(tài)電池的結(jié)構(gòu)，以及“凝聚態(tài)”這三個(gè)字的內(nèi)涵，上述所有問題就都明白了。我們常見的所有類型的鋰電池，不管是用在車上還是其他地方的，不管是三元鋰、磷酸鐵鋰還是鈉電池，它們的結(jié)構(gòu)都是一樣的：一個(gè)電池殼體包裹著一個(gè)正極一個(gè)負(fù)極，中間灌滿了導(dǎo)電性很強(qiáng)的液體電解液，在正負(fù)極中間有一塊很薄很薄的薄膜，稱為ATL膜，是用于分隔正極和負(fù)極的。電子通過電解液這個(gè)介質(zhì)，在正負(fù)極之間移動(dòng)，這就構(gòu)成了一個(gè)鋰電池的充電和放電。這種結(jié)構(gòu)的鋰電池，統(tǒng)稱液態(tài)鋰電池。這個(gè)結(jié)構(gòu)在我們以往的多篇科普類文章中，已經(jīng)給大家介紹過了。現(xiàn)在鋰電池的很多問題，不管是能量密度上不去，安全性差，容易燒容易炸，又或者是重量過大之類的，其實(shí)液態(tài)電解液的負(fù)面影響很大很大，所以一直以來，人類科學(xué)家們都在尋找著能代替液態(tài)電解液的固體材質(zhì)。在理論上，使用導(dǎo)電率能達(dá)到或超過液體的全固體電解質(zhì)材料制造的電池，稱為固態(tài)電池。固態(tài)電池我們之前也有一些介紹，是一種劃時(shí)代的，革命性的技術(shù)，能量密度高到離譜，充電速度放點(diǎn)速度奇快無比，安全性極高，哪怕在它旁邊綁個(gè)炸彈引爆它都不會(huì)炸，體型小重量輕，可謂是人類理想中的，電池該有的樣子。但實(shí)話說，現(xiàn)在以人類的材料科學(xué)能力，造出上述這種全固態(tài)電池沒問題，但目前還沒有大規(guī)模量產(chǎn)的能力，主要原因就在這個(gè)全固態(tài)電解質(zhì)上。這種全固態(tài)電解質(zhì)最大的難題其實(shí)有兩個(gè)：怎么能讓固態(tài)物達(dá)到甚至超過液體的導(dǎo)電率，以及如何能讓這種材料在承載大電能通過時(shí)，自身不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重發(fā)熱。以目前的材料技術(shù)，普通的復(fù)合材料是做不到這兩點(diǎn)的，能做到這個(gè)要求的，要么采用帶有超導(dǎo)材料的復(fù)合金屬，要么研發(fā)出一種復(fù)合物，能達(dá)到上面這兩點(diǎn)。但不管怎樣，全固態(tài)電池目前要實(shí)現(xiàn)理想中的物理性能，都需要超導(dǎo)材料，而超導(dǎo)材料，非常，非常貴。所以這其實(shí)就是全固態(tài)電池短時(shí)間內(nèi)難以大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的原因。那寧德時(shí)代的半固態(tài)是怎么回事？他們做的，其實(shí)是把液態(tài)電解質(zhì)，換成了一種名為凝膠聚合物電解質(zhì)的東西。這種東西屬于復(fù)合型膠狀物，其實(shí)不是什么新鮮玩意了，1994年美國的Bellcore公司就已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室中研發(fā)出了這種東西，但長期以來，凝膠電解質(zhì)面臨的最大的問題是電子載流率過低，只是液態(tài)電解質(zhì)的幾十分之一，所以一直以來這種東西都沒法用在電池上。直到前幾年，我國的科學(xué)家在凝膠聚合物電解質(zhì)的一些關(guān)鍵研究上取得了很多突破，基本上解決了這種凝膠物的電子載流率問題，到了2022年底，這種東西的電子載流率已經(jīng)和現(xiàn)在常見的純水等液態(tài)電解質(zhì)基本差不多了（還是會(huì)稍微差點(diǎn)）。所以這也就有了2023年寧德時(shí)代把基于這種膠合物電解質(zhì)的新型電芯的商業(yè)化量產(chǎn)。所以說白了，這其實(shí)不是寧德時(shí)代一家的功勞，這是我國在材料科技上的進(jìn)步帶來的必然商業(yè)化結(jié)果，寧德時(shí)代憑借著體量優(yōu)勢(shì)，首先商業(yè)化了這項(xiàng)技術(shù)。接下來，中航鋰電、蜂巢等其他電池巨頭也必然會(huì)跟進(jìn)（這項(xiàng)技術(shù)不是哪個(gè)廠家獨(dú)占的專利），國產(chǎn)電池廠家預(yù)計(jì)在2023-2024年，就會(huì)大規(guī)模上馬這種新型電芯。而LG化學(xué)，松下電池這些國外電池巨頭，最晚在2024年就一定也會(huì)全面跟進(jìn)。意義可大了！首先，大家估計(jì)都聽煩了各種電池廠家吹噓自己的新電池如何這般安全，但正如我們前文說的，再安全的電池，本質(zhì)上還是液態(tài)電池，液態(tài)電池“娘胎里帶出來的毛病”一個(gè)都不會(huì)少，這不是改個(gè)正極材料，改改負(fù)極材料配比，或者把電解液配方換一換就能徹底解決的。所以只要車子用的還是液態(tài)電池，安全性、能量密度這些老大難問題就不可能有徹底的解決。但現(xiàn)在無論是寧王的凝聚態(tài)，還是其他電池廠家接下來一定會(huì)推出的各類，采用這種凝膠電解質(zhì)的新電池，它在本質(zhì)上真正解決了液態(tài)電池的先天不足，它是真的可以做到比現(xiàn)在高出一倍的能量密度，它也真的可以做到比刀片電池還強(qiáng)的安全性。這一切都代表著，最早2023年底，或者2024年，我們就能看到搭載這類新型電池的量產(chǎn)車的上市。換句話說在2024-2025年左右，我們會(huì)看到純電動(dòng)車的續(xù)航相比現(xiàn)在有飛躍式的提升，而且這種新型電池可以承受更高的充電功率，這也意味著只要基建跟得上，24-25年的純電動(dòng)車充電會(huì)比現(xiàn)在快上不少，而且整臺(tái)車會(huì)更安全，使用壽命更長。這都是可以期待的。所以這對(duì)于我們消費(fèi)者來說，是天大的好事。但大家可能會(huì)期待，在未來一兩年內(nèi)看到搭載這類電池的，定價(jià)實(shí)惠續(xù)航充實(shí)的電車上市。這個(gè)吧，得兩看。首先，這兩年看到搭載新電池的量產(chǎn)車，這是必然的，但是！這種新技術(shù)目前成本還相當(dāng)高，有業(yè)內(nèi)人士表態(tài)，單是這種新型的凝膠電解質(zhì)的出貨價(jià)格，就要比普通的液態(tài)電解質(zhì)高出近10倍，盡管最終反映到電池本身的成本不可能有這么夸張，但新電池比現(xiàn)在的傳統(tǒng)電池貴得多是必然的。綜合來看，未來很可能在相當(dāng)一段時(shí)間（3-4年）內(nèi)，這種電池仍然只可能出現(xiàn)在定價(jià)較高的車型上，銷量最大的，定價(jià)在10-20萬左右的走量純電車，極大概率用的還是傳統(tǒng)電池。要等到這種電池下放到走量車上，那得是差不多四五年后的事情。但現(xiàn)在也有報(bào)告指出，全固態(tài)電池最早會(huì)在2024年底大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，而且現(xiàn)在我國好幾個(gè)研究所，已經(jīng)解決了全固態(tài)電解質(zhì)必須依賴超導(dǎo)材料的問題，甚至已經(jīng)有研究團(tuán)隊(duì)在研究，怎么能讓全固態(tài)電解質(zhì)在完全不使用稀土的前提下，獲得和現(xiàn)在的全固態(tài)電解質(zhì)相近的物理性能了。這也就意味著，全固態(tài)電池如果真能解決“必須得用超導(dǎo)或稀土”的問題，全固態(tài)電池的成本下降速度，會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于半固態(tài)電池。所以，沒準(zhǔn)我們能看到，半固態(tài)電池還沒下放到普通純電車之前，就已經(jīng)被全固態(tài)電池“搶先一步”？對(duì)此我們只能說：中國材料技術(shù)科學(xué)家們，請(qǐng)繼續(xù)加油！千萬人的未來用車體驗(yàn)，就指望你們了！
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