??隨著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)的普及率逐級提升，歐洲國家的全面禁燃，車(chē)載動(dòng)力電池molex連接器的話(huà)題再度被擺在臺前。無(wú)論是從電池自燃的安全角度，還是從能量使用的效率角度來(lái)看，在汽車(chē)電池上做出革新是整個(gè)行業(yè)都翹首以待的。
??目前汽車(chē)電池追求的都是“百萬(wàn)英里”，今年5月，通用汽車(chē)公司的高管表示，該公司“幾乎”沒(méi)有在上萬(wàn)英里的電池上有所發(fā)展；而今年6月，寧德科技宣布已經(jīng)準備好量產(chǎn)124萬(wàn)英里的電池了。而近期，也有傳言稱(chēng)特斯拉會(huì )推出百萬(wàn)英里級別的電池。
??另一個(gè)概念就是無(wú)鈷電池，因為電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的快速增長(cháng)可能會(huì )導致關(guān)鍵電池金屬材料的短缺，鈷就是其中之一。再者，鈷的價(jià)格昂貴，開(kāi)采地區往往政治經(jīng)濟不穩定。因此歐盟和中國也在制定相關(guān)政策，要求生產(chǎn)商對這類(lèi)材料的回收負責。
??據機構數據統計，2016年全球的汽車(chē)電池市場(chǎng)總值在487.1億美元左右，在2016到2023這一期間內，復合年增長(cháng)率將高至8.5%。這也帶動(dòng)了鋰電池正極材料的出貨量高速增長(cháng)，據GGII的統計數據顯示，2019年中國鋰電池正極材料出貨量達40.4萬(wàn)噸，同比增長(cháng)32.5%，過(guò)去5年都保持著(zhù)25%以上的增速。
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??固體電池入局
??值此高速發(fā)展之際，固態(tài)電池進(jìn)入了人們的視野。早在2018年9月，大眾汽車(chē)就向斯坦福大學(xué)開(kāi)發(fā)固態(tài)電池的子公司Quantum Scape投資了1億美元，甚至還計劃在今年建立一個(gè)工業(yè)規模生產(chǎn)固態(tài)電池的試驗工廠(chǎng)，今年6月16日，大眾再度向該公司注資2億美元。
??豐田在向電動(dòng)汽車(chē)的過(guò)渡中比較滯后，為了加快這一進(jìn)程，豐田也在去年宣布與松下結盟，為自家的電動(dòng)汽車(chē)提供電池，同時(shí)一起合作開(kāi)發(fā)下一代固態(tài)鋰離子電池。19年的東京車(chē)展前夕，豐田宣布將在東京奧運會(huì )期間推出一款搭載固態(tài)電池的電動(dòng)汽車(chē)，以展示全新的電池技術(shù)，并表示2025年左右可以實(shí)現固態(tài)電池汽車(chē)的量產(chǎn)。但隨著(zhù)東京奧運會(huì )的延期，這一技術(shù)的公布尚不知確切日期。除此之外，寶馬在2017年起就宣布與Solid Power公司合作開(kāi)發(fā)固態(tài)電池，計劃在2026年實(shí)現量產(chǎn)。
?固態(tài)電池?vs?鋰離子電池??
? ?電池除了容量以外，還有一個(gè)很重要的參數——能量密度。索尼在1991年首度商用的鋰離子電池的能量密度為190 Wh/L，是當時(shí)鉛酸電池40Wh/L的四倍以上。
? 鋰離子電池被人詬病的兩大缺陷就是安全與續航。鋰離子電池雖然近年間在電極材料的選擇上不斷推陳出新，但始終無(wú)法擺脫液態(tài)電解質(zhì)帶來(lái)的易燃性問(wèn)題。如果要兼顧安全性的話(huà)，有很難在能量密度上找到最優(yōu)解。
? 而固態(tài)電源可選用金屬鋰作為電極，能量密度可達液態(tài)鋰電池的2倍以上。更高的能量密度意味著(zhù)單位體積內可以存儲更多的能量，從而為電池組的物理尺寸給到了更靈活的選項。
比亞迪
??比亞迪在今年3月末正式推出了刀片電池，這也是鋰電池的一種，但不同于三元鋰電池，而是選用了磷酸鐵鋰電池。比亞迪指出，電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)過(guò)于追求能量密度，而忽視了安全問(wèn)題，因此比亞迪退而選用了能量密度較三元鋰電池低的磷酸鐵鋰刀片電池。
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??比亞迪以首款搭載刀片電池的車(chē)型漢EV提供了該電池的性能指標，其續航里程可達605公里，33分鐘內可以將電量充至80%，在循環(huán)充放電3000個(gè)周期下可行駛120萬(wàn)公里。而安全性方面，在針刺試驗（通過(guò)鋼針刺穿電池試圖觸發(fā)電池短路）下，比亞迪的刀片電池的表面溫度仍處于30℃到60℃。比亞迪稱(chēng)該電池具備超級強度、超級續航、超級低溫、超級壽命和超級功率的超級性能。
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? 特斯拉仍在采用自研的鋰電池，不僅近期向LG化學(xué)增加了訂單，據了解還會(huì )在今年的電池日上公布新的“百萬(wàn)英里”級電池。然而 特斯拉的Jeff Dahn團隊在《自然能源》雜志上發(fā)表聲明稱(chēng)固態(tài)電池雖然采用了金屬鋁作為電極，卻仍未完全解決鋰枝晶的生成問(wèn)題。鋰枝晶可謂是電池失火的禍根所在，這些形成的突起可以突破單個(gè)電池的絕緣層，造成短路和起火。??而后公布了他們開(kāi)發(fā)出了全新的鋰離子軟包電池，其性能也將超越固態(tài)電池。這是一款無(wú)陽(yáng)極的鋰金屬軟包電池，其雙鹽LiDFOB/LiBF4液態(tài)電解質(zhì)在90個(gè)充放電周期后仍保留80%的電池容量，也能進(jìn)一步避免鋰枝晶的生成。??LiDFOB和LiDFOB/LiBF4液態(tài)電解質(zhì)在固定充放電周期后電池容量的對比
三星
??三星也開(kāi)始著(zhù)手固態(tài)電池的研發(fā)，今年3月9日，三星先進(jìn)技術(shù)研究院（SAIT）與三星日本研究院（SRJ）向《自然能源》展示了在高性能持久的全固態(tài)電池上的研究。全固態(tài)電池不僅支持更高的能量密度，并選用了更安全的固態(tài)電解質(zhì)。
??但三星也深知固態(tài)電池中使用鋰金屬作為陽(yáng)極容易觸發(fā)鋰枝晶的生成，從而降低電池壽命和安全性。為了克服這一阻礙，三星的研究人員首次提出使用銀碳（Ag-C）混合層作為陽(yáng)極。研發(fā)團隊發(fā)現，放入軟包電池中的Ag-C層不僅支持更大的容量，更長(cháng)的周期壽命，也進(jìn)一步提升了整體安全度。5μm的Ag-C層不僅顯著(zhù)降低了陽(yáng)極厚度，同樣將能量密度提升至900Wh/L。這使得電池體積可以做到比傳統鋰離子電池小50%。據開(kāi)發(fā)團隊稱(chēng)，該電池同樣做到了較高的庫倫效率，在一次充電后，電動(dòng)汽車(chē)的行駛里程將達到800公里，并支持1000次以上的充電壽命。
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? ? ? ? ? ? ? ? ?固定充放電周期后的電池容量與庫倫效率 / 三星
??由上圖可以看出，哪怕在1000個(gè)充電循環(huán)之后，電池容量依然保持在80%以上，而庫倫效率的平均值在99.8%以上。
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寧德時(shí)代
??作為全球動(dòng)力電池的龍頭企業(yè)，寧德時(shí)代在19年占據了國內超50%的份額，全球超27%的份額。盡管寧德時(shí)代對固態(tài)電池的研發(fā)已經(jīng)進(jìn)行多年，但目前可知的情報依然很少。目前情報僅透露出寧德時(shí)代研發(fā)方向為聚合物和硫化物的固態(tài)電池，其電池單體容量為325mAh，能量密度為300Wh/kg，在300周充電循環(huán)以上，容量保持率為82%。
??同時(shí)據報道稱(chēng)，寧德時(shí)代的一位電池開(kāi)發(fā)負責人表示，CALT全固態(tài)電池雖然仍在開(kāi)發(fā)中，也已制作出樣品，但商品化可能要在2030年之后。
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固態(tài)電池現有的阻力
??顯而易見(jiàn)，目前各大動(dòng)力電池廠(chǎng)商在固態(tài)電池上的進(jìn)展都尚在研發(fā)階段。不僅是固態(tài)電解質(zhì)，還有電極材料，這些都是研發(fā)團隊仍在探究的問(wèn)題。甚至是走固態(tài)還是全固態(tài)的方案，各家的取舍也不盡相同。
??面對制作工藝和生產(chǎn)設備的大改，還有對安全性的考量，在確定方案后的進(jìn)一步投產(chǎn)也需要一定時(shí)間。因此，固態(tài)電池還有好一段距離才能迎頭趕上，molex連接器鋰離子電池在未來(lái)5年內仍將占據主導地位。盡管如此，諸多廠(chǎng)商的研發(fā)并未停歇，從燃料電池轉為鋰電池的過(guò)程中，落后的汽車(chē)OEM已經(jīng)嘗到了不少苦果，若是不能在下一次電池變革時(shí)趕上潮流，勢必差距會(huì )被進(jìn)一步拉大。
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