最近一段时间,关于固态电池的消息越来越密集,很多普通消费者刷到新闻之后第一反应就是:固态电池是不是真的马上就要装车上市了?不少自媒体直接放出说法,说已经有方案可以做到续航1000公里,整车售价压到15万级别。另一边,曾经最早布局固态电池的丰田,却反复调整固态电池的量产时间,计划一改再改,很多网友评价为“一直在跳票”。
很多普通买车的老百姓,其实并不清楚固态电池到底好在哪,也分不清什么是半固态、全固态,常常把半固态直接当成全固态。这也是很多新闻容易混淆、读者被误导的地方。我们先把概念讲清楚:现在市面上已经小批量装车的,大多属于半固态电池,依然含有少量液态电解液;真正的全固态电池,是彻底取消液态电解液,改用固态电解质,这也是行业公认的下一代目标。
半固态算是过渡方案,实现难度更低,国内多家电池企业、车企已经开始小规模装车试点;而全固态的技术门槛高很多,也是丰田、国内不少企业多年投入研发的方向。现在很多新闻说的续航1000公里、15万价位的车型,其实大多是企业对外公布的研发目标或者预研方案,并不是已经大批量交付、随便就能去4S店提车的现车。这点必须先说清楚,免得大家跑到4S店去问车,白跑一趟。
先说大家最关心的两个指标:续航做到1000公里,整车卖到15万,到底有没有机会实现?
先说续航。现在很多搭载三元锂电池的车型,CLTC续航已经做到700公里、800公里。想要继续往上冲到1000公里,有两条路:要么继续增加电池包的电量,把电池做得更大;要么提高电池本身的能量密度,同样重量、同样体积的电池,储存更多的电。
如果单纯靠堆电池,车子会变得更重,电池包成本上升,车内的空间被挤压,车价很难压到15万。而固态电池最大的优势之一,就是理论上能量密度比现在的液态锂电池更高。在同样的电池包体积下,固态电池能够装下更多电量;或者说,同样的电量,电池包更轻更小。如果后续搭配高容量的负极材料,理论上确实有机会做到CLTC续航1000公里。
再看价格。很多人一听固态电池,第一印象就是贵,觉得至少二三十万起步。但电池的成本并不是一成不变的,锂电池十几年前同样很贵,正是随着产能扩大、工艺优化、规模化生产之后,成本才逐年下降。如果固态电池未来能够大规模量产,生产线铺开之后,原材料、制造工艺的成本持续摊薄,再加上国内产业链成熟配套,从理论推演上看,未来确实存在把整车做到15万价位的可能性,但这里要划重点:不是现在,而是要看后续量产节奏、良率能不能做上去。
这里很多人容易忽略一个关键点:电池本身只是整车成本的一部分,还有底盘、电控、车身、车机、座椅、装配、渠道利润、税费等等。就算电池成本降下来,如果其他地方控制不住,15万的目标依然很难落地。所以“续航1000公里、卖15万”更像是很多车企和电池企业的中长期目标,而不是两三个月就能上市的现货。
再来说丰田。很多人都知道,丰田是全球最早投入固态电池研发的车企之一,很早就申请了大量固态电池相关专利,曾经对外公布过固态电池的规划,但是后续量产时间多次延后,不断调整时间表,所以网上才有了“丰田一直在跳”的说法。
但如果站在工程研发的角度客观来看,这件事其实可以从两个角度理解。一方面,丰田很早就入局,积累了大量的专利和基础研究,对固态电池里面的各种隐患看得很清楚;另一方面,全固态电池要从实验室样品走向大批量装车,要解决的工程难题非常多,并不是实验室做出一块性能不错的电芯就算大功告成。
实验室里面做出来的电芯,可以在理想的环境下测试出很高的能量密度、很好的安全性;但是装车之后,车子要经历夏天暴晒、冬天低温、颠簸路面持续震动,还要经历几千次的充放电循环,电池的衰减速度、电解质和电极之间的界面稳定性、大批量生产的良率,每一项都是巨大的考验。哪怕实验室样品成功了,如果工厂大批量生产的时候良率很低,一百块电芯里面只有二三十块合格,成本就压不下来,根本没法商业化。
丰田过去很多年一直深耕混动路线,对于动力电池大规模量产的安全性、一致性标准要求很高。对于日系传统车企来说,一款新技术装车,首要考虑的就是不能出现大面积的质量问题、安全事故。如果技术方案还没有足够稳定,强行大规模推向市场,一旦出现批量故障,对于品牌的打击会非常大。这也是传统大厂普遍比较谨慎的原因。
但这不代表丰田就放弃固态电池。丰田并没有停下研发,只是不断推迟量产落地的时间,持续优化方案,并且调整路线,也开始先从半固态这类过渡方案入手。很多网友觉得丰田“慢了”,是因为国内不少企业节奏明显更快,半固态已经开始小批量装车试点,两边的开发思路本身就不一样:国内很多车企更倾向于快速把过渡方案先推向市场,一边小规模落地一边迭代优化;而丰田的思路更偏向于把方案打磨到位之后再正式量产。没有绝对的对错,只是两种不同的商业策略。
接下来,我们再说说固态电池相比现在的液态锂电池,实实在在的好处,也就是普通车主能够切身感受到的优势。
第一点就是安全性。现在的液态锂电池里面是有机电解液,一旦电池内部发生破损、热失控,电解液容易起火燃烧。固态电池采用固态电解质之后,不容易漏液,耐热性能更好,降低了起火的风险。当然,这不等于固态电池就绝对不会起火,任何电池都有安全上限,只是安全门槛更高。
第二点,充电速度。理想状态下的固态电池支持更高的充电倍率,也就是大家关心的快充。如果后续工艺成熟,有可能做到十几分钟就把电池从10%充到80%,大幅减少车主在充电站排队等待的时间。不过同样要说明,电芯支持快充只是一方面,整车的电控系统、充电桩的功率也要跟上,才能实现这个效果。
第三点,低温性能更好。很多北方车主深有体会,冬天低温的时候,电动车续航直接打折。部分路线的固态电池在低温环境下的性能衰减,理论上会优于传统液态三元锂电池,对北方用户会更友好。
第四点,电池寿命。如果界面的问题能够妥善解决,部分固态体系的循环寿命有可能做得更高,电池衰减更慢,也有利于降低二手车的贬值压力。
但是,固态电池并不是完美的黑科技,现在依然存在不少还没有彻底解决的难题,这也是为什么至今全固态还没有大规模普及的核心原因。
第一个难题就是固固界面的问题。液态电解液可以很好地浸润正负极,离子传输顺畅;但是固态电解质和正负极之间是固体和固体接触,接触面一旦因为充放电发生膨胀、变形,接触变差之后,电池的内阻快速上升,续航、充电速度、寿命都会受到明显影响,这是目前全固态体系里面最难啃的工程问题之一。
第二个难题是大规模生产良率。实验室做少量样品不难,但是一条生产线一次性产出几十万、上百万的电芯,还要保证每一块电芯的一致性,难度陡增。如果良率上不去,哪怕原材料不贵,最后电芯的成本依然居高不下。
第三个难题,部分固态体系里面需要用到稀有贵金属或者特殊原材料,如果未来大规模普及,供应链能不能跟上、会不会出现原材料价格暴涨,也是需要提前评估的问题。
第四个难题,电池包的配套体系。固态电芯做出来之后,并不是直接替换原来的液态电芯就可以,电池包的结构、隔热方案、BMS电池管理系统、冷却方案都需要重新设计,整车平台甚至都需要针对性调整,整车厂也要投入巨大的研发成本。
所以简单一句话总结:半固态已经进入小规模装车的试点阶段,可以看作是固态时代的前哨;而真正的全固态电池,目前依然处在从实验室走向工业化落地的攻坚阶段,离大规模普及、并且做到15万价位、续航1000公里的目标,还需要一定的时间。
很多普通消费者最关心的是:我们普通老百姓什么时候买车,才能够买到搭载固态电池的家用车?
如果说半固态的过渡方案,接下来的两三年,会陆续有更多车型开始小批量投放市场,但是初期的产量不大,车型也大多集中在中高端车型上面,价格不一定马上压到15万。随着产能扩大、工艺持续优化之后,才有可能慢慢下放到平价车型。至于全固态,行业里面很多专家比较普遍的判断是,大规模的平价车型落地大概率要到2030年前后,当然,也有可能因为技术突破提前,或者因为工程难题延后,技术研发本身就存在不确定性。
另外还有一点要提醒大家:就算固态电池落地之后,也不是说液态锂电池马上就被淘汰。就像现在混动、纯电、燃油车还在并存一样,未来很长一段时间,液态锂电池依然会在很多平价车型、储能领域继续大量使用。毕竟液态锂电池经过多年迭代,工艺成熟,供应链完善,成本已经压到很低,适合追求性价比的车型。固态电池会先在对续航、安全要求更高的车型上落地,之后再逐步向下渗透。
很多网友也在讨论:固态电池普及之后,会不会直接改变现在的汽车行业格局?客观来说,固态电池确实属于下一代的重要技术路线,但仅仅依靠单一的电池技术,并不足以决定一家车企或者一个国家产业链的胜负。除了电池之外,整车的底盘调校、整车电控、整车制造供应链、售后服务、智能化、成本控制能力,同样是决定企业竞争力的关键。就算某一家企业率先做出固态电芯,如果整车配套跟不上,也不一定就能转化为市场上的优势。
国内这些年之所以大力投入固态电池的研发,一方面是希望继续巩固动力电池产业链的优势,另一方面也是为下一代技术提前布局。国内的优势在于上下游产业链齐全,从正极、负极、隔膜、设备、整车装配,形成了一整套配套体系,如果未来固态电池进入规模化阶段,国内的产业链能够快速跟进配套;短板在于部分核心材料、基础的电解质体系的底层专利上,还有不少需要持续攻坚的地方。
再回到最开始大家关心的15万、续航1000公里这个目标。假设几年之后,半固态或者全固态方案成熟,电池成本下降,车企确实推出符合这个指标的家用车,对于普通消费者来说当然是好事:续航更长,充电更快,安全性更高,日常用车的焦虑进一步降低。但大家也要理性看待,就算电池技术进步,用车成本里面,保险、保养、电费、维修费用这些并不会凭空消失;而且更长的续航,很多时候是给长途出行提供方便,如果平时只是上下班通勤,每天只开三四十公里,其实700公里续航的车型已经足够。买车的时候,还是要根据自己的实际用车场景去选,不用盲目追求高续航。
同时也要提醒,大家在网上看各类固态电池的新闻的时候,要学会区分不同信息来源:有些是企业发布的实验室进展,有些是对外公布的中长期规划目标,还有一部分只是企业申请了专利,并不代表马上量产。很多自媒体会直接把实验室样品的数据,当成即将上市的量产车指标对外宣传,很容易误导普通读者。判断一条消息是不是靠谱,最简单的办法就是看有没有明确的量产时间、明确的车型、官方公布的交付计划,而不是单纯看实验室的数据。
综合来看,固态电池不是炒作出来的概念,是行业公认的下一代重要方向,现在半固态已经开始小规模落地试点,全固态依然处在攻坚阶段;而“续航1000公里、整车卖到15万”更像是行业努力的中长期目标,并不是已经大规模上市的现车。丰田之所以多次延后固态电池的量产计划,本质上是传统大厂出于产品安全、工艺稳定性的考量,选择了更加稳妥的节奏,当然,这也意味着它有可能在过渡方案的市场化节奏上落后于国内一些企业,只是两种不同的选择而已。
技术的迭代从来都不是一蹴而就的,锂电池从最早的手机电池走到今天大规模装车,用了几十年时间。固态电池同样需要一步步从实验室、小试、中试,再走向大规模量产。对于普通消费者来说,不用过度焦虑,也不用盲目追新,等技术真正稳定、车型大批量上市之后,再根据自己的需求选择就好。
话题讨论
今天想问问大家:如果以后真的有15万左右、搭载固态电池、续航1000公里的家用车上市,你会第一时间考虑入手吗?另外,在买车的时候,对你来说,是优先看重续航,还是更在意整车的售价、后期维修的成本?欢迎大家在评论区说说你的看法,也可以点个关注,后续持续为大家解读新能源行业的最新动态。
免责声明:本文仅为行业科普分析,文中涉及的各项指标、量产时间、价格均为行业推演与企业公开规划,不代表车型已上市落地;不同企业技术路线存在差异,相关技术落地进度存在不确定性,不构成任何购车、投资建议。
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