不知道大家有没有一个这样的疑问,说到固态电池,大家都知道它比现在的电池好,但是真的让你说它好在哪,似乎又说不清楚?
是续航高?现在似乎已经有车企说电池续航超1000公里。
是充得快?现在似乎也有车企说他们充电只需十几分钟。
是更安全?嗯,这个似乎确实是。但仅仅只是更安全吗?今天我们把这句话拆开,看看固态到底给了你什么。
先分清两个概念:
・半固态:已有量产装车,保留部分液态电解液,属于过渡方案,下面描述的革命性体验大多不属于半固态;
・全固态:几乎无液态电解液,暂未大规模民用,文中大部分优异性能均指向全固态电池。
一、冬天,你不用再"等车热车"了
这是最直观的一处。
现在的磷酸铁锂车,冬天续航打六折是常事。北京零下十度,表显400公里的车实际跑不到250,充电还慢——低温下锂离子不愿意动,硬充就伤电池。
优秀路线的全固态电池低温衰减会大幅改善,零下三十度仍可以正常充放电,续航衰减会远远小于现在的液态锂电池,更贴近表显,但不等于完全零衰减;
目前市面上的半固态依旧会有一定的冬季缩水
所以冬天的变化是:你不用提前十分钟开APP远程热车,不用在充电站裹着羽绒服等功率上来,不用一到十一月就开始焦虑续航。
冬天续航会非常贴近表显,仅会存在小幅衰减。
图1:零下三十度,续航对比
二、充电像加油,这次是真的
"充电像加油"这句话被厂商说烂了,但现在是做不到的。
瓶颈不在充电桩功率,在电池自己受不了。快充时锂离子要高速冲进负极,冲太快就会析出金属锂——也就是锂枝晶,会刺穿隔膜造成短路。所以现在的车快充十分钟只能补两三百公里,还得是常温、电量不太满的条件下。
这里有个绝大多数人不知道的秘密:电池充电是"前快后慢"的,后半段慢得离谱。
一辆标称"充电20分钟"的车,真实情况是:
20%到50%飞快,七八分钟;50%到80%明显变慢,十分钟以上;80%到100%慢到崩溃,二三十分钟。
因为电池接近满电时,锂离子越来越难挤进去,硬充还会伤电池。所以厂商宣传的"快充",通常只算到80%就停了。
而决定你长途体验的,恰恰是最后那20%。
所以"十几分钟充到80%"翻译成人话是:如果你的电量刚好很低,温度刚好合适,充电桩功率刚好够,而且你只需要补到80%——那么你可以十几分钟走人。
固态能扛住。半固态(你现在就能买到)对快充的容忍度已经有所改善;全固态的电解质能承受更高电流密度,10-15分钟补能80%是合理预期。
对应到你身上:服务区上厕所洗个手的功夫,车就满了。不用带本书去充电站。
图2:充电曲线,前快后慢
三、一次充电跑一千里,不用再算路
这里有个更该知道的真相:1000公里这个数字,很多不是跑出来的,是算出来的。
它叫CLTC工况——在标准测试循环下跑出的理论值。这个循环平均速度不到30km/h,还带减速和停车,温柔得不像真实驾驶。
换成真实路况:
高速120定速巡航,续航大约打七折。1000公里标的车实际跑700公里左右。
冬天再打一折。零下十几度变550,如果是冬天+高速+开暖风,可能只剩500。
你买到的"1000公里",真实世界里大概等于550到700公里。够用,但离"北京到上海不充电"还有距离。
更要紧的是:这1000公里是用巨大的电池包堆出来的。蔚来那块150kWh的电池包,比常见的75kWh重了一倍,占了几乎整个底盘。车更重、耗电更多、过弯更"船"、后备箱更小。
固态要做的,是不用塞那么大的电池包,也给你1000公里。如果搭配锂金属负极,它的能量密度天花板在400Wh/kg以上,而现在的磷酸铁锂大约180,高镍三元大约250-300。
同样的电量,固态电池包可以比现在小30%以上。车轻了→耗电少了→同样电量跑得更远→需要的电池又更小。这是个正循环。
对应到你身上:北京到青岛不用充电,北京到上海中途停一次。后备箱能装东西了,车里空间变大了。
图3:标称1000km的真实续航
四、自燃,大概率要从词典里消失这是最要紧的一条,也是普通人最该关心的。
液态电池起火,本质是电解液是可燃物。温度一高它就烧,而且越烧越热,停不下来。这是材料本身的属性,靠隔热和气凝胶只能延缓,不能根治。
固态电池的电解质是陶瓷或玻璃或硫化物,它不燃。起火风险会大幅降低。有三重保险,而且是结构性的:
第一重:电解质不燃。 液态电解液的燃点在100℃左右,还是可燃物;固态电解质不燃,直接把起火的燃料去掉了第二重:抑制锂枝晶穿刺。 现在电池自燃最常见的路径之一,就是锂枝晶慢慢长、长穿隔膜造成内部短路。固态从材料上大幅抑制这个过程第三重:不怕被扎、不怕挤压。 不需要现在这么厚重的外壳,热失控的链式反应从源头被削弱固态要解决的从来不是"让起火概率归零"——这个世界上没有绝对安全的东西。它解决的是两件事:
一是让"烧"这件事从源头就少发生;二是即使发生了,也给你留逃生的时间。
对应到你身上:车可以放心停地库了。
图4:液态与固态,材料对比
五、顺手解决了一堆小麻烦
寿命长得多:全固态实验室目标指标,现在800次循环衰减到80%,固态目标普遍在2000次以上,基本"跟车同寿",二手车残值不再是玄学。
衰减慢:全固态实验室目标指标,800次循环后容量保持率仍在90%以上,现在普遍掉到75-80%。
不挑温度:零下三十度照样放电充电,热管理系统不用那么拼了。
没有电解液泄漏:也就没有老化漏液、腐蚀线路这一说。
六、一个诚实的提醒
固态不是"什么都好":
脆。陶瓷电解质一碰就裂,需要堆叠压力压紧,对封装和整车结构都是新挑战。整车颠簸工况下持续维持电芯压力,是量产的一大工程难点。
贵。这是它现在最大的拦路虎,也是为什么还只出现在高端车上。
低温下也有弱点。放电不怕冷,但离子电导率在极低温度下还是会下降。
图5:固态电池现实短板
最后
固态真正给你的,不是某一个参数翻了倍,而是三件以前互相矛盾的事,第一次可以同时拥有:
跑得远、充得快、不会烧。
现在的车只能选两样。要续航就得堆电池,要快充就得承担安全风险,要安全就得牺牲能量密度。
你现在能买到的千公里车,是液态路线的毕业作品。固态要做的,是重新开学。
说到这里,大家是对固态电池的汽车更充满期待了吗?欢迎评论区聊聊。
(本文信息均来自公开技术资料与行业专家公开观点,具体参数以车企官方发布为准。)