车见万宜讯—2024 年 11 月 5 日,华为公开了自家的固态电池专利,在新能源汽车和储能行业投下一颗重磅炸弹。传闻这个电池 5 分钟就能完成充电,续航里程可达 3000 公里,还安全到不会起火。这消息一传出,大家都炸开了锅,纷纷讨论这到底是黑科技,还是不切实际的幻想?未来又能否大规模应用呢?
华为凭什么喊出 “5 分钟 3000 公里”?
华为这款固态电池的核心,是使用了一种新的掺杂硫化物材料。简单来说,就是在材料里加入氮元素,让它和锂发生反应,生成一种叫 Li₃N 的物质。这个 Li₃N 可帮了大忙,一方面,它能在电池内部形成一层保护膜,防止电池里的锂长出 “小刺”(也就是锂枝晶)。要是锂枝晶穿透了电池里的隔膜,电池就会短路,所以这层保护膜能让电池更安全,用得更久。另一方面,Li₃N 还能让电池里的离子跑得更快,再加上硫化物材料本身就有很好的导电能力,这样一来,电池就能快速充电,还能有很长的续航。
你知道吗?传统的液态锂电池能量密度一般在 100 - 260Wh/kg ,而华为研发的这款固态电池,理论能量密度有望突破 400Wh/kg,这意味着相同重量的电池,能存储更多的电量,续航能力大幅提升。不过,实验室里的成果要变成大家都能用的产品,还有不少难题要解决。比如,在特别冷的天气里,电池里的离子就像被冻住了一样,跑得很慢,这就会让电池充放电变得困难,续航也会大大缩短。另外,现在的电池管理系统是为普通锂电池设计的,和固态电池不太搭,没办法很好地监测和控制固态电池的充电、放电过程,容易出现充电过头、放电过度或者电池过热等危险情况,所以得重新开发一套适合固态电池的管理系统。
据说,华为的研发团队在攻克硫化物材料难题时,经历了无数次失败。有一次,实验材料因为混入了极微量的水分,导致整个实验结果偏差巨大。但经过反复排查和改进工艺,终于成功解决了材料稳定性的问题,才有了今天的技术突破。
成本 3 到 5 倍!固态电池为啥这么贵?
成本高是固态电池没办法大规模生产的一个重要原因。就拿硫化物固态电池来说,它的原材料制作过程特别麻烦。因为硫化物容易和空气中的水、氧气发生反应,变成电阻很大的东西,所以制作的时候,必须在没有空气的环境里进行,这就需要专门的设备来提供这样的环境,还得严格控制生产车间的温度、湿度和洁净度,这一下子就让设备和维护的成本涨了不少。
而且,为了让固态电池性能更好,电极材料也要用更先进的技术来制作,比如把材料做成纳米级别的结构,给材料表面做特殊处理,用新的粘结剂等等,这些都会让电极材料的成本增加。电池的封装材料和工艺也得重新设计,来适应固态电池的特点,这又让整体成本更高了。据估算,目前固态电池的生产成本是传统液态锂电池的 3 - 5 倍。这么高的成本,如果用在普通新能源汽车上,车的价格肯定会贵得离谱,大多数人都买不起,也就很难推广开来。
2027 小批量生产?固态电池量产还有多少坎儿?
从市场和生产的角度来看,虽然大家都觉得 2027 年固态电池可能会开始小批量生产,但要真正大规模生产,还有很多难关要过。一方面,消费者对固态电池不太了解,也没用过,所以对它的安全性、稳定性和长期使用效果不太放心,需要很长时间去了解和信任。另一方面,固态电池的产业链还不完善,生产电池需要的锂、钴、镍等原材料供应不太稳定,有些稀有金属还很难找,价格也经常波动,这就影响了电池企业的生产计划和成本控制。同时,要实现大规模、自动化生产,还得花很多钱和时间来研发和升级生产设备。
现在,全球很多大公司,像丰田、宝马、宁德时代都在大力研究固态电池,竞争非常激烈。丰田早在 2010 年就开始布局固态电池研发,投入了大量的人力和资金,计划在 2026 年实现固态电池量产;宁德时代作为国内电池行业的龙头,也在固态电池领域持续发力,不断加大研发投入。华为虽然在技术上有了一定的突破,但要在这场竞争中胜出,还得解决技术更新、成本控制、市场推广等一系列问题。
5 分钟快充 3000 公里?实际能用吗?
华为公布的专利里,没有说清楚 3000 公里的续航是在什么条件下测出来的,也没说 5 分钟快充需要多大的功率和具体的充电方法。在实际使用中,汽车的续航会受到很多因素影响。比如,开车的时候经常急加速、急刹车,电池的电就会消耗得特别快;天气特别热或者特别冷,电池的性能也会受影响,续航就会减少;要是车上载的东西多或者人多,车重增加,耗电也会变多,续航就更短了。
还有,现在的充电设施也满足不了固态电池 5 分钟快充的需求。现在大部分公共充电桩的功率只有 50 - 120kW,而要在 5 分钟内充满电,让车能跑 3000 公里,充电桩的功率得达到兆瓦级以上,这对电网的供电能力、充电桩的散热和绝缘等技术都提出了很高的要求。要升级改造充电桩和扩容电网,不仅要花很多钱,还涉及到电力公司、设备厂家、城市规划部门等多个方面,短时间内很难大规模实现。
总的来说,华为的固态电池专利展示了很大的技术潜力,为解决新能源汽车的续航和安全问题提供了新的思路。但要真的实现 5 分钟快充、3000 公里续航,并且大规模生产应用,还得解决技术难题、降低成本、完善产业链,以及解决充电设施的问题。随着全球对新能源技术的研究越来越多,产业合作也越来越紧密,固态电池未来有可能会改变现在的电池技术格局,它的发展值得我们持续关注。
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