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usdt交易所(www.caibao.it):固态电池是什么?为什么丰田、鸿海都在拼研发固态电池、以为是未来10年电动车最重点手艺

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回首2020整年,特斯拉(Tesla)交付市场近50万辆电动车。日前,执行长马斯克(Elon Musk)在语音社群平台 Clubhouse 上谈到,特斯拉目的是2030年以前,将年生产量提升至2,000万辆电动车,然而前方最大的障碍,就是电池手艺。



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说白了就是电池太贵了。 鸿海产物长萧才祐剖析,以电动车的制作成原本看,电池就占了30~35%,其次是驱动系统20~25%,也就是说跨越三分之一的成原本自动力电池,这也致使电动车价钱居高不下。



除了电池成本占比偏高之外,鸿华先进副总司理陈正夫弥补,电动车有一半重量来自电池,造成车身比燃油车还重,「电池重量若是削减一半,车子续航力可以增添25%。」



可以说,电池手艺将是未来10年,所有业者较量的重点战场。住手现在,全球电动车电池手艺,主要由几间大厂商掌握。



图片泉源:奥迪。电动车之以是昂贵,是由于跨越三分之一的成原本自电池,若能压低制造成本并提升效能,将是车厂决胜要害。



固态电池是什么?

固态电池是一种电池科技。与现今普遍使用的锂离子电池和锂离子聚合物电池差其余是,固态电池是一种使用固体电极和固体电解质的电池。



由于科学界以为锂离子电池已经到达极限,固态电池和石墨烯电池于近年被视为可以继续锂离子电池职位的电池。固态锂电池手艺接纳锂、钠制成的玻璃化合物为传导物质,取代锂电池的电解液,大大提升锂电池的能量密度。



10年前看准市场需求,宁德时代稳坐电池之王

凭证市场剖析公司 SNE Research 的数据,2020年电动车电池市占率前三大,依序是中国电池制造商宁德时代(CATL),市占达24%;南韩LG能源方案(LG Energy Solution)和日本Panasonic(松下)划分为23.5%和18.5%。这3家业者也都是电动车龙头特斯拉的电池供应商。



从2017年起,宁德时代延续3年拿下全球电动车电池供应量第一,客户险些涵盖全球各大车厂:丰田(Toyota)、本田(Honda)、BMW、现代(Hyundai)、戴姆勒(Daimler)等。



宁德开办人曾毓群,先前是新能源科技(ATL;主要生产手机电池)配合开办人,在2011年看准电动车产业的趋势后,回抵家乡福建宁德,确立宁德时代。曾毓群预言,2030年前电动车将比油车廉价,汽车更将在2040年实现周全电动化。



宁德时代之以是稳坐市占第一,要从电池质料蹊径之争提及。锂电池可以分为「镍钴锰(NCM)」、「镍钴铝(NCA)」,以及「磷酸锂铁(LFP)」两派组合,不外前两者的瑕玷是碰撞后容易起火爆炸。宁德时代主力生产磷酸锂铁组合的电池,优点是价钱廉价、平安性高,因此获得特斯拉等车厂大量接纳,宁德时代才得以称王。



图片泉源:奥迪



 



Model 3变廉价的幕后推手

研究机构 Bernstein Research 指出,中国制 Model 3使用更轻盈、廉价的磷酸铁锂电池,使得每辆车的制造成本下降约600~1,200美元。



不外在特斯拉全车系中,主要电池供应商是 Panasonic。自从2008年收购三洋电机,取得手机锂电池、太阳能电池的要害手艺后,Panasonic 跃升为全球电池手艺领头羊。



在车用电池的焦点产物上,Panasonic 接纳的是镍钴铝系统。这项手艺在平板电脑、智慧型手机等3C产物上很常见,应用于电动车上却难度倍增,由于镍钴铝锂电池的能量密度是主流车用电池「磷酸铁锂电池」的好几倍,需要很高的合成手艺才气量产。



在2020年「电池日」(Battery Day)上,特斯拉宣布新款「Tabless 4680电池」,也是跟 Panasonic 互助生产。Tabless 4680采螺旋式包装,在相同的电池容量下,空间可扩大30%,让电池能量密度提升5倍、续航力增添16%、制造成本降低76%,可望使得特斯拉「每千瓦/时」(kWh)价钱减半,进而动员售价靠近一样平常燃油车。

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图片泉源:Tabless。Tabless 4680采螺旋式包装,在相同的电池容量下,空间可扩大30%,让电池能量密度提升5倍、续航力增添16%、制造成本降低76%。



未来电池:不用钴、固态取代液态

要降低电动车的成本,并提高续航力与效能,电池的手艺必须有所突破。



质料,是第一个需要突破的要害。 现在主流的镍钴镁、镍钴铝、镍钴锰等锂电池组成形式,皆有「钴(cobalt)」这项要害质料,可说是「现代石油」。由于钴具有稳固物质、增添能量密度的特征,能确保电池寿命及充电速率,因此短期内电池产业都无法弃钴而不用。



然而,耐久来看,科技界希望能做出不使用钴的电池。首先,钴属于有数金属,价钱比镍凌驾1倍以上,成为电池价钱降不下来的主要障碍。其次,开采钴的历程中会造成严重污染,甚至牵涉到克扣非洲童工的问题



在2021年消费电子展(CES)上,Panasonic(松下)已示意将投入开发不使用钴的电池;IBM Research 电池实验室也致力研发不需要金属质料的电池手艺,只要5分钟就能充饱80%电力,并将与戴姆勒投入现实测试;通用汽车(GM)也宣布,其新电池将削减70%的钴用量。



 



图片泉源:shutterstock。钴属于有数金属,价钱比镍凌驾1倍以上,且开采的历程中会造成严重污染,甚至牵涉到克扣非洲童工的问题。



平安性与效能,则是第二概略害。 电动车常见的干电池或锂电池,都是「液态电池」,要放入胶状电解质,才气施展电池性能。



液态电池的瑕玷是温渡过高或过低,都容易影响电池效能;纵然使用快充,最快也要20~30分钟才气充饱电,续航力多落在300~400公里;此外,液态电解液有外漏的危险,容易引发意外。



为此,科学家提出「固态电池」的构想,将电解液移除,改以全固态方式堆叠,不会因隔离层破损就导致正负极接触短路爆炸,能量密度也提高,在负25℃~60℃的温度局限都能正常运作。



现在燃油车加满油,续航力约为500公里,为解决里程焦虑,蔚来汽车喊出要研发接纳固态电池、续航力达1,000公里的电动车,电池手艺若能突破,将成为电动车普及一大推力。



现在之以是市面上还看不到固态电池,主要是有许多手艺问题待突破,像是固态电解质导电度不如液态电解质等,除了手艺不成熟外,制造成本仍高,晦气于大规模制造普及。不外研究机构彭博能源财经(BloombergNEF)预估,固态电池若能大规模的生产,成本将只有锂电池的40%,有时机成为电动车电池的主流。



图片泉源:数位时代



鸿海喊话:2024推商业化固态电池

向来以油电夹杂车手艺称霸的丰田汽车,已宣布投入固态电池研发,宣称配有固态电池的电动车,续航里程跨越500公里,使用快充最快10分钟就能充饱电。日本专家展望,配有全新固态电池的次世代丰田 Prius 车款,最快可能在2022年上市。



最近起劲进攻电动车市场的鸿海,也在2020年10月16日首度举行的「鸿海科技日」中宣布,将投入固态电池手艺以及「电池快充与低温优化」、「低鼓胀软包手艺」、「高能量密度电池」、「无贵金属全新制程」等手艺研发,目的在将电池重量减半、体积削减为六分之一,电池循环寿命提高10%以上。鸿海产物长萧才祐透露,预计在2024年,鸿海就会推出首款商业化的固态电池。



同样致力研发固态电池的新创 QuantumScape,也受到不少关注,已经从比尔盖兹、福斯汽车(Volkswagen)等投资者手中获得跨越5亿美元融资。其中福斯汽车是最大金主,从2012年互助迄今,挹注至少3亿美元。



2020年12月,QuantumScape 透过线上流动披露一款全新电池,可在15分钟充饱80%电力,让电动车续航力提升90%,同时降低制造成本,预计在2025年推出配有这款电池的电动车。不外,QuantumScape 现在仍未向外界展示过现实产物。



 一旦战胜电池手艺的障碍,信托离电动车普及的那天,也就不远了。



  • 本文授权转载自:bnext(数位时代)
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