固态电池技术加速导入,新能源商用车或迎新突破

发布日期:2024-04-26     88 次
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固态电池的“热风”,终于吹到了商用车领域。

近日,固态电池在商用车行业产业化提速的消息纷至沓来。先是一汽解放宣布与孚能科技共建战略联盟,双方将携手推广半固态、固态电池商用车市场及产业链发展;随后,福田汽车在互动平台透露,其正在轻卡上展开半固态电池的技术研发与搭载测试。


那么,固态电池在商用车领域应用前景究竟如何?

优势不小 带动新能源商用车技术升级

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动力电池是电动汽车的硬件“心脏”,其技术每一次创新与突破,都能引发行业格局的重大变化。目前,新能源汽车动力电池市场主要以液体锂电解质电池为主,经过多年技术开发,其潜力被深度挖掘,关键材料性能均已接近理论极限,但仍难以满足用户日益增长的高性能需求。


在此背景下,市场迫切期待电池技术实现革命性突破。经过行业和相关企业的不懈探索,固态电池逐渐崭露头角,被视为锂离子电池升级的重要方向。中国科学院院士欧阳明高曾公开表示,全固态电池是下一代电池的首选方案之一,也是下一代电池技术竞争的关键制高点。

固态电池之所以被全行业寄予厚望,甚至被视为动力电池的终极解决方案,主要是因为其拥有卓越的性能优势,理论上能够完美规避液态电池的所有痛点。

首先是高安全性。与传统锂离子电池使用的液态电解质不同,固态电池采用固态电解质来传导离子,不含易燃易爆、易挥发等成分,从根本上解决了液态电池的关键安全隐患;其次是高能量密度。固态电解质更稳定、电化学窗口更高,可以与更高能正、负极活性材料相匹配,从而显著提升能量密度,理论上限可达500Wh/kg,远高于液态电池的350Wh/kg。另外,全固态电池的适用温度范围更广,续驶能力几乎不会因环境温度变化而受到影响。

作为一种新型电池技术,固态电池顺应了锂电池追求更高性能及安全性的发展趋势,且具有充电速度快、循环性能好等诸多优势,不仅有望在乘用车领域开辟新的发展空间,更与新能源商用车对高性能电池的迫切需求高度契合。

对此,有业内专家指出,相比乘用车,商用车产品类型多、场景丰富、工况复杂,对动力电池技术的创新要求更高,除了要满足高安全性、长续驶里程等基本需求外,还需具备补能快、宽温域、低能耗、动力强劲及自重轻等特点。固态电池以其出色的性能指标,有望更好地解决行业当前存在的痛点,为新能源商用车技术发展提供新思路。


一汽解放相关负责人表示,相较于传统液态电池,固态电池在充能速度、能量密度、安全性等方面具有显著优势。近期,多家商用车企业开展半固态及固态电池的研发与测试,无疑将推动新能源商用车技术水平实现跨越发展,进而助推商用车加速向电动化转型。

难度不小 量产应用仍面临多方掣肘


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如今,固态电池已成为全球动力电池领域竞争的焦点,国内相关产业链正积极部署,不仅加快固态电池的研发进度,还将其装车量产提上议程。展望未来,固态电池的发展前景无疑值得期待。


据业内机构预测,2024年全球固态电池(含半固态电池)需求量预计达到2.3GWh;到2030年有望增长至220GWh。在此期间,年均复合增速预计高达114%,对应的市场规模也将大幅提升,预计2024年将达到19.5亿元,2030年将攀升至1162.3亿元。

随着更多投产项目的推进及合作的深化,固态电池在商用车领域的重要性将日益凸显。不过,就当前情况来看,固态电池商业化进程仍需一定时间,实现推广应用尚需克服诸多难题。

“近年来,固态电池的创新研发取得令人瞩目的成果,行业内也掀起一股量产装车的热潮,充分显示出其产业化提速的趋势。但同时也应清醒地认识到,目前装车应用的多为半固态电池,且仍处于样车或小批量示范运营阶段,全固态电池尚未实现从实验室到量产应用的跨越。”车夫咨询合伙人曹广平告诉记者,尽管固态电池具有电解质薄、能量密度高等优势,但在界面阻抗、电池寿命、膨胀特性、生产工艺及产品价格等方面仍需逐步突破,短期内实现商业化的可能性相对较小。

据介绍,从液态电池向半固态、全固态电池转变,关键在于电解质的革新,这从技术、成本和制造工艺等角度来看,都是极具挑战的。在技术层面,固态电解质面临的离子输运机制、锂枝晶生长机制以及多场耦合下的失效失控机制等核心问题亟待解决。同时,对于具有生产工具属性的商用车来说,固态电池的充电速度和循环寿命也需进一步提升;在成本方面,由于制造过程需使用高纯度材料和先进工艺,且制程复杂,导致生产成本高企,这在一定程度上限制了固态电池的量产。此外,固态电池上下游产业链的配套尚不完善,回收利用问题同样亟待解决。


由此可见,固态电池在商用车乃至整个汽车领域的商业化应用仍面临诸多挑战,这要求相关企业持续加大技术研发力度,努力降低生产成本。根据主流车企和电池厂商的时间规划,固态电池量产节点大致在2030年左右。但目前来看,固态电池未来的量产进度仍充满不确定性,能否如期实现商业化尚难预测。在这种情况下,半固态电池作为液态电池向全固态电池过渡的中间产品,正成为企业竞相布局的焦点,并有望率先在商用车领域实现产业化。

商用车新能源技术路径趋于多元化


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作为新兴的动力电池选择,固态电池产业化落地尚需时间的积累与沉淀。尽管距离达成终极目标仍“道阻且长”,但随着技术不断突破和成本逐步降低,固态电池的普及应用终将“行则将至”。


届时,新能源商用车的续驶里程有望得到显著提升,同时充电速度更快,安全性更高,使用寿命也将大幅延长。这一变革将为新能源商用车行业带来前所未有的发展机遇,推动商用车电动化从传统液体电池逐步迈向固态电池的新时代。与此同时,商用车行业现有的多元化动力、燃料解决方案也将并存共进,共同助力商用车行业转型升级。

如今,众多企业纷纷加快在固态电池领域的布局,接下来的动力电池“抢滩登陆战”将会变得愈发激烈。而商用车作为汽车新能源化的重要一环,产业链上的企业更应抓住新一轮机遇,积极推动固态电池的研发与商业化进程。

此次,一汽解放与福田汽车的积极尝试,正是探索商用车电动化发展的一个缩影。双方将充分发挥在技术、市场等方面的优势,推动固态电池在商用车领域的应用,为行业转型升级注入强劲动力。鉴于目前半固态电池已初步取得成果优势,未来或将有更多企业迎难而上,勇攀全固态电池技术的“珠峰”,为新能源商用车产业发展带来更多助力。


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