日本电车弯道超车中国?最高水平固态电池出世!充10分钟开千公里

今年五六月份,日本丰田宣称他们的固态电池研发的很成功,甚至放言用不了多久他们的电车就能实现充电10分钟,续航1000公里。

当时网络上还挺有热度,不过广大网友看着也就图一乐,毕竟这些年在新能源汽车这个领域,日本车企可是一直被我们压着打连还手的机会都没有,大家都觉得咱们这小邻居又在大放厥词。

但最近几天,日本方面再次高调宣布,他们的固态电池又有了重大突破,甚至很多媒体都用上了“炸裂”这个词来形容,难不成他们的电池真有点东西?而不只是吹牛?

固态电池:锂电池的未来

为什么日本现在在固态电池研究开发方面稍微有点成绩,就巴不得昭告全世界呢?因为这还真的值得炫耀一下。

液态电池自大规模量产进入日常生活三十多年了,按照业内专家的说法,液态锂电池的能量密度达到了300wh(瓦时)/kg,差不多已达到理论极限值

想在这个方向进一步提高能量密度几乎不可能,而人类对于电池的储电量和快速充电需求却越来越大,电池必须升级转型甚至革命,而下一代电池目前普遍认为固态电池是最优解。

固态电池本质还是锂电池,但从名字就知道它的特点,与液态电池最大的不同就是使用固体电解质,比如聚合物、氧化物或者硫化物这些材料,这样看好像没升级改变多少,但其实带来的优势可大了。

第一个优势就是安全性和使用寿命。

液态电池的内部存在隔膜和电解质。而电解液在剧烈碰撞和高温下很不稳定,会产生剧烈反应,有助燃的效果,加上液态的泄露风险,一旦发生类似自燃的情况,容易产生爆炸和毒烟。

就像以前的手机电池,小小一块你拿尖锐物品猛扎,都会噼里啪啦的爆炸并燃烧很久,更别说装在车上的大家伙。

其次,在通电状态下,锂离子还原时会形成树枝状的金属锂单质,沿着隔膜空隙生长,这个现象叫作锂枝晶锂枝晶这颗“小树”生长到一定程度便会刺破隔膜,造成锂电池内部短路,容易起火也会降低电池使用寿命。

目前只有咱们比亚迪的刀片电池能通过穿刺试验,连特斯拉都不行,而固态电池由于固体特性基本不会发生上述情况。

第二个优势是充电速度大幅提升。固态电池没有了电解液和隔膜,也没有液态电池娇贵,温度变化对它影响不大,能以更大的电流电压进行充放电,极大提升了充电速度。

第三个优势是能量密度更大,说人话就是同样大小能储存更多的电量。

它的负极可直接使用锂金属,相比较普通的聚合物理锂电池阴极需要嵌套石墨,重量减轻了很多,于是同样的质量下能量密度更高。用电解质材料代替电解液和隔膜后,体积也大幅度缩小,能给车子留出富余的空间来装载电池。

目前咱们的新能源汽车,续航在普遍500公里左右,实验车型

已经能到1000公里,这还只是用的液态锂电池,固态的能量密度是液态的两至三倍,至少能达到600wh/kg,真开发好能大规模量产的话,日本人说的充电10分钟续航1000多公里不是没可能。

大家看到这肯定会奇怪,日本在新能源汽车这块一直就是个弟弟,怎么突然憋了这么个大招?其实很简单,他们被逼急了。

日本人“急了”?

大家肯定能发现,咱们近些年购买汽车不会像以前只优先看德系和日系,特别是日系车曾经最引以为傲的省油、安全、保值等优势我们已经很少会提起了,老百姓慢慢的把目光放在了咱们的国产车上,特别是新能源汽车。

新能源汽车这个领域,现在的中国车企毫不夸张的说,可以左右市场格局,特别技术工艺方面,更是电车行业的领军者。

而反观曾经在汽车行业如日中天的日本,就是垫底的存在,很多人谈起这个会认为是日本作为燃油机汽车的霸主,目光短浅还傲气的不得了,觉得新能源不会很快就动摇他们的市场,所以一直不重视。

其实这是错误的看法,我们经常说日本是弹丸之地,作为岛国,他本身的资源极其有限,每年生产生活发展需要的资源大部分都靠进口,其中就包括进口率达到90%以上的石油。

作为一个发达国家,能源供给却都依赖外界,日本早就想摆脱这种情况了,新能源或者说清洁能源,日本人重视的可能比我们还早,但他们当时是押宝在了核能、氢能源与固态电池等方面。

特别是氢能源汽车,非常环保,排放几乎没有什么污染,加上日本本身从上世纪七八十年代就重点开发氢能源,国家非常重视,提供了非常多的支持。

慢慢日本积累了世界上最多的氢能源专利,还绝不公开,就想着技术成熟进入民用以后,给市场来个翻天覆地的变化,岂不是做第一个吃螃蟹的人了,还能以技术优势主宰行业,这小算盘打的可是挺响。

可惜日本就是运气不太好,走的核能和海水制氢结合路线,就碰上福岛核电站由于地震造成严重核泄漏,日本国内的核电站关停了很多,大量民众也开始反对建设,核能发展进入低潮期,几乎停滞不前。

没有核电站,海水制氢也就寸步难行。

雪上加霜的是,随着特斯拉的横空出世并开放专利,中国这个最大的市场接受度又高,全世界车企都被迫跟着它玩电车,而且发展的很快,市场很快被转型成功的车企占据。

这可把日本车企急坏了,急忙推出了一些氢能源汽车,但由于目前氢能源成本太高,相关基础设施建设又少,所以市场接受度不高,销量惨淡的可怜。

日本押宝氢能源还没能取得回报,只能一边低头吃力的跟在中国后面做电车,迎合市场,一边寄希望于还有很多技术难关没攻破的固态电池能取得突破,早点大规模应用到电车上,实现弯道超车。

日本的固态电池梦

咱们中国的产业链全面,基建又快,性价比还直接拉满,日本人深知卷不过我们,原材料又依赖他国,想真正有话语权,就必须领先世界提前搞出下一代甚至跨时代的技术,用技术碾压战胜我们。

所以他们对固态电池也是有执念的,研究的早,获得的成果挺多。

此前日本丰田就不仅宣传他们的固态电池样品充电快,续航高,而且还有体重体积减半,成本比液态电池低很多的优势,并且最快2025年实现小规模量产,2027年左右实现规模化生产和运用

日本东京大学固态电池研究团队也不甘落后,一个月不到又说他们取得了“炸裂”性突破。

根据日媒报道,东京大学此次采用新基础材料开发出了一种高离子导电性的固体电解质,让充电性能较之普通电池提高了接近4倍。每平方厘米电极的电池容量超过20毫安,是全球已知的最高水平。

咱们实话实说,日本人的目光还是比咱们想象的要长远一些,至少在固态电池上,可以让他们先骄傲一分钟。但也只是一分钟,因为我国关于固态电池的布局也不差,他们想据此打翻身仗是不可能的。

我国也有固态电池布局

在日本方面洋洋得意的时候,我国固态电池领域的科学家却一点都不慌,因为他们普遍认为还有些核心问题没有好的解决办法,首先就是成本问题。

固态电解质目前使用的部分金属原材料价格昂贵,特别是正负极部分,做做实验室样品谁都可以,量产任何企业都还做不到。

至于丰田所说比液态电池成本低一半,业内人士更是持怀疑态度,因为液态电池发展几十年才把成本压缩到极致,你丰田要么在画大饼,要么是取得了颠覆性的重大突破秘而不宣,但这种可能性微乎其微。

其次全固态电池生产工艺复杂,对产品质量要求高,要想量产还得先造出生产线,这也要很长的时间来试验。

来看我国,比起日本想一口吃成个大胖子,咱们中国企业更加务实和脚踏实地,液态电池做到极致,咱们就先搞半固态电池作为过渡,一边满足了市场需求一边积累经验加紧开发全固态。

目前半固态技术比较成熟了,像卫蓝新能源公司的半固态电池能量密度能达到360wh/KG,蔚来近几款汽车搭载后单次充电可以续航1000公里,其他如清陶能源、神州巨电等大批公司都出现了好的产品,这些公司的最终目标都是全固态电池量产,不比日本企业差多少。

而7月17日中国科技大学更是传来了好消息,该校马聘教授研发出一种新型固态电解质,名为氧氯化皓锂综合性能与目前主流的硫化物、氯化物固态电解质相近,但成本不到它们的4%一旦量产,对整个固态电池行业而言都具有重大意义,估计马教授现在已经是新能源汽车界的红人了。

不光是锂电池,我国在钠电池方向抓的也很紧,中国科学院物理研究所的钠离子电池研究取得重大突破,实现了200wh/kg的能量密度,虽然还比不上锂离子电池,但具有低成本、高安全性和原材料易获取、环保的优点,将来在新能源领域作用只会越来越大。

结语

日本想开辟新赛道是真,但有没有这个实力现在还要打一个问号,至于所谓的弯道超车超过我们,目前还不太可能,我国车企同样重视研发,保持着创新,越来越多的新能源汽车专利属于中国独有。

总之一句话,咱就是走自己的路,让别人在后面追去吧。

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页面更新:2024-05-19

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