【纯干货】新能源汽车电池的发展方向

新能源汽车电池的发展方向，应该是（当前的）液态锂电池 → （2023~2025）半固态电池 → （2025~）全固态电池

高性能电池的发展方向——固态电池

目前使用的液态锂电池，存在一定的短板：①重用的电解液，比如碳酸乙烯酯C3H4O3、碳酸丙烯酯C4H6O3、碳酸二乙酯CH3OCOOCH3，闪点都不算太高（碳酸乙烯酯闪点160℃），属于有机易燃物，在撞击等极端条件下，容易引发自燃、起火、甚至爆炸等事故，这也是为什么新能源车类似安全案例比较多的原因。②液态锂电池能量密度上限有天花板，约为350Wh/kg

液态锂离子电池示意图

基于液态锂电池的以上短板，业界普遍认可和研发的方向是——固态电池

固态电池使用用不可燃的固态电解质，可以①从根本上解决新能源汽车电池的安全风险，②同时由于固态电解质材料比能高、可以提升能量密度、减少电池重量，固态电池能量密度可以达到或超过500Wh/kg ，远高于液态电池上限350Wh/kg

固态电池示意图

固态电池以其高能量密度和高安全性的两个超级优势，成为新能源汽车下一代高性能电池的重要方向

固态电池虽好，但商业化落地仍需要克服较多技术障碍

固态电池商业化路径上存在一些技术障碍，比较显著的两个，一个是固态电解质离子电导率低，另一个是界面阻抗问题

• 固态电解质离子电导率低

电导率是电解质中离子传导能力的指标，通常来说，电解质电导率越高，其导电性就越好，离子在电池内部正负极之间传递会更顺畅，能够提高能量转换效率，进而提高电池的功率

以液态锂电池为锚定点看，液态电解质离子电导率为 西门子/厘米（S/cm ）左右，固态电解质离子电导率仅仅只有 ~ 西门子/厘米（S/cm ）

固态电解质离子电导率如此之低，以至于会降低固态电池的倍率性能和功率密度

• 界面阻抗问题

固态电解质和电极之间，由于都是固态，会存在界面相容问题，简单讲就是电解质和电极两个固体界面相接触，如何降低阻抗，做到锂离子丝滑传递的问题

这两个问题虽然都有解决方案的方向，但尚在商业化的探索道路上

固态电池技术障碍和解决方案探索方向

半固态电池作为有效过渡方案，量产在即

既然全固态有以上两个问题，那厂家就很聪明的想到一个折中方案，把电解质做成固态和液态混合的形式，一方面增加电解质的电导率，另一方面解决界面阻抗问题，同时还可以提升能量密度

半固态电池示意图

作为固态电池商业化落地之前的一个过渡方案，半固态电池还是有一定优势的，而且也符合时代需要：能量密度可到400Wh/kg，是对液态电池的一个突破，安全相对于纯液态电解质也有所改善

液态锂电池、半固态电池和全固态电池对比

目前各个厂家都在布局半固态电池，包括宁德时代本次上海车展发布的凝聚态电池，其实也是一种半固态电池

2023年会陆续有半固态电池装车，半固态电池量产也算是短期的一种突破吧