固态电池要多久才能真正用于汽车？
2017年，总部位于加利福尼亚州阿纳海姆的美国电动汽车公司Fisker为刚刚完成申请的固态锂电池颁发了一项专利：充电1分钟，行驶800公里。
这一续航性能是2016年发布的特斯拉Model 3的2.3倍，后者的续航里程约为346公里。
创始人Henrik Fisker在接受采访时发誓，固态锂电池将在2023年大规模生产，价格仅为锂电池的三分之一。
这不是菲斯克第一次涉足固态电池领域，亨里克·菲斯克也不是第一次向公众画“固态电池”饼。
2018年，Henrik Fisker表示，该公司已经解决了固态电池的问题，最终设计将在几个月内公布。
2019年，配备固态电池的菲斯克跑车下线缓慢，该公司只能推出配备液态锂离子电池的普通电动汽车，以阻挡日益激烈的批评。
2021，Henrik Fisker表示，固态电池计划已被完全放弃。
到目前为止，菲斯克实现世界上最快大规模生产固态电池的梦想已经彻底破灭。
“这是一项技术，当你觉得自己完成了90%时，你就快到了，然后你意识到剩下的10%比之前的90%要难得多。所以现在，我们正在彻底抛弃固态电池。因为它真的无法落地。”Henrik Fisker说，“我个人认为，无论哪种形式的大规模生产，固态电池至少还有七年的时间。”
固态电池作为液态锂离子电池的替代品，其出现和发展是历史的必然。
与锂离子电池相比，固态电池安全、轻便、性价比高，并支持快速充电。它们是下一代动力电池的最佳出路。它们是消除现有电动汽车续航里程的唯一处方。电动汽车可以彻底淘汰燃油汽车。锋利的杀手。
2022年，中国智能电动汽车公司蔚来将在新款ET7上搭载150度的固液混合动力电池组。因此，2022年将被指定为“固态电池元年”
这是一个未来的幻想，或者说是一个现实。
答案写在固态电池的电解液中。
电动汽车的新电池寿命
说到电动汽车，大多数人的第一反应是：电池寿命太短。
有人直言不讳地指出，在售电动汽车的续航里程通常无法覆盖一辆汽车应该能够支持的驾驶场景。
关于驾驶电动汽车时遇到的荒谬问题，如电池寿命显著缩短、中途躺下、冬天驾驶电动汽车几乎冻僵等，都有常见的报道。
虽然电动汽车电池寿命的缺点在寒冷的天气里被放大了好几倍，但它也降低了潜在消费者对这种新能源的信任门槛。
北汽新能源研究院副院长戴康伟曾总结出冬季电动汽车电池寿命下降的三大因素：
第一个问题是电池本身。作为一种化学产品，一旦温度低，内部电解质就会变得粘稠，锂离子迁移速度会减慢，导致电池活性降低，影响电池性能和容量。
第二个问题是空调系统。在燃油车中，空调系统依靠发动机废热进行加热。然而，电动汽车没有发动机，依靠电池取暖，这需要花费大量资金。
第三个问题是低温导致的传动系统阻力增加。冬天的空气密度与夏天的不同。在冬季，空气密度增加，导致风阻增加，电力消耗急剧增加。
自电动汽车诞生以来，与电动汽车紧密相连的“续航里程焦虑”并没有因为技术进步而发生太大变化。原因是电动汽车的核心动力电池没有颠覆性的创新。
1881年，世界上第一辆电动汽车，42岁的法国电气工程师古斯塔夫·特鲁韦在巴黎国际电气展览会上首次展示了它，驾驶它向前行驶既笨重又危险。铅酸蓄电池。
1997年，未来将主宰世界的混合动力汽车第一代丰田普锐斯大规模生产并交付。它使用了日本松下公司制造的镍氢电池组，重量为53.3公斤。
但在普锐斯席卷全球之前，日本索尼公司于1991年成功生产了世界上第一块商用锂离子电池。高能量密度和快速充电友好性这两个特性使锂离子电池成为消费电子领域的一个腾飞的注入器。
2008年，特斯拉在跑车Roadster上搭载了锂离子电池，这辆跑车彻底颠覆了百年汽车行业的格局。锂离子电池的汽车神话开始了。
到目前为止，锂离子电池已经完成了三次技术代际转换：钴酸锂阴极是第一代，锰酸锂和磷酸铁锂是第二代，三元锂是第三代。三代锂离子电池由四个主要部分组成：正极、负极、电解质和隔膜。
磷酸铁锂和三元锂是各大汽车公司最喜欢的主流配方。前者价格低廉，稳定安全，但能量密度低，低温性能差。后者具有高能量密度并支持快速充电，但价格昂贵且热稳定性差。
但磷酸铁锂和三元锂都将很快面临两个主要的上限：能量密度和安全问题。
首先，液体锂离子电池的当前能量密度极限约为280Wh/kg。即使在负极中引入硅基合金，也很难突破400Wh/kg的密度上限。
工信部指出：“到2025年和2030年，我国动力电池的能量密度需要分别达到400Wh/kg和500Wh/kg。”
未能跨过能源密度门槛意味着无法获得与能源密度高度挂钩的新能源补贴，这足以让普通消费者瞬间对电动汽车感到失望。
其次，液态锂离子电池中高度易燃的液态有机电解质通常被认为是电动汽车自燃事故频繁发生的首要原因。
2019年，国家市场监管总局召回了3.3万辆新能源汽车。因动力电池问题召回6217辆，占新能源汽车召回总量的18.7%。
2020年，新能源汽车召回35.7万辆，其中因三电系统缺陷召回11.2万辆，占召回新能源汽车总数的31.3%。
在中国电动汽车协会100强发布的《电动汽车安全报告》中，自燃占国内新能源汽车火灾事故的31%。安全概念不会实现，电动汽车完全取代汽油车的长期愿景也不会实现。
自2008年特斯拉将液态锂电池引入电动汽车领域以来，传统的液态锂离子电池已经主导动力电池市场十多年。能量密度、安全要求、续航里程、成本要求和液态锂离子电池。它们之间的冲突是不可调和的。
中国科学院院士欧阳明高曾公开表示，要在2030年实现500Wh/kg的能量密度目标，只有在固体电解质水平上取得突破。
固态电池是这条道路上离我们最近的里程碑。
为什么必须是固态电池？原因有三：
首先，不易燃、无腐蚀、不挥发、不泄漏、耐高温的固体电解质取代了电解质、电解质盐和隔膜，完全解决了易燃液体有机电解质引起的自燃风险；
第二，固态电池具有高能量密度，突破500Wh/kg大关的希望很大，可以将电动汽车的续航里程增加到800公里到1000公里。此外，固态电池具有较宽的工作温度范围，并支持超快速充电。
第三，固态电池可以大大减轻系统的重量。固态电池不含液体，可以在包装前串联连接。同时，由于其完全不易燃的特性，BMS温度控制部件将不复存在，并将采取多种措施来增加巡航范围。
从技术纬度来看，固态电池是下一代动力电池的最佳出路，是根除现有电动汽车顽固续航里程的唯一良方，也是电动汽车秒杀燃油车的利器。
但在各大车企的落地时间表中，无论是传统巨头还是新兴势力，固态电池最早出现在2022年第四季度。此时，配备150度电池组、续航里程超过1000公里的固态电池版蔚来 ET7将正式启动。
但这似乎是一款150度的电池组，可以打出“固态电池”商业量产的旗号。它本质上是最终技术路线下的过渡产品。它有一个“半成品”的名字半固态电池。
科技神话或骗局
固态电池作为电动汽车这样的新兴产品，备受资本青睐，但也受到了同样强烈的质疑。
其中，最常被资本化和大胆怀疑的角度是：大规模生产进展。
这个问题的答案可以从世界主要汽车公司的固态电池提货时间表中看出。
蔚来是全球车企中进步最快、先发优势明显的“阶级代表”。150度半固态电池组预计将于明年第四季度大规模生产。
在日本汽车公司中速度最快的是丰田。尽管2020年已经建造了测试原型，但实际量产要到2025年才能完成。
德国汽车公司目前正在针锋相对，大众汽车集团于2018年向固态电池硅谷初创公司QuantumScape投资1亿美元，成为其最大股东。2020年追加2亿美元。今年，大众汽车集团宣布将在2025年前使用固态电池。
宝马集团今年向总部位于科罗拉多州的固态电池初创公司Solid Power投资1.3亿美元，并将于明年开始测试和集成固态电池原型。原型车将于2025年推出，并于2030年大规模生产。
梅赛德斯-奔驰今年还与固态电池初创公司Factorial Energy达成了一项战略协议，于2022年开始测试电池原型，并在未来五年内进行大规模生产。这是梅赛德斯-奔驰与魁北克水电公司合作后，第二次投资固态电池公司。
美国汽车公司表现出明显的分裂意识。底特律三巨头之一的福特集团于2017年投资了Solid Power，明年开始测试产品，并在2025年至2030年间进入道路测试。
通用汽车今年10月宣布，将在美国密歇根州投资建立一个新的电动汽车电池研发中心，专注于克服固态电池研发的技术难题。2018年，通用汽车向固态电池公司Solid Energy Systems注入了B轮融资。今年4月，该公司还牵头向Solid Energy Systems进行了1.39亿美元的D轮融资。
已合并为世界第四大汽车公司的Stellantis集团于12月宣布，它与总部位于马萨诸塞州沃本的固态电解质材料制造商Factorial Energy签署了一项联合开发协议，将于2026年推出第一款具有竞争力的固态电池。技术
尽管固态电池已被确定为液体锂离子电池的“终结者”，但总有一个人不买账。
他就是埃隆·马斯克。
与主要汽车公司急于推进固态电池的发展相反，埃隆·马斯克和他的特斯拉一直对这项新技术保持沉默和距离。
在特斯拉2020年的年度股东大会和“电池日”活动上，埃隆·马斯克声称，该公司新开发的“4680”电池将能量密度提高了5倍，续航里程提高了16%，充放电功率提高了6倍，每千瓦时的成本下降了14%，电池生产线的速度提高了7倍。
新型电池组采用无模块设计，由约960（40×24）个“4680”电池组成。与由4400多个“2170”电池组成的电池组相比，体积和重量都大大降低，能量密度提高到300Wh/kg，轻松突破了液体锂离子电池的能量密度极限。
固态电池在各个纬度都超过液态锂离子电池是不争的事实，但从各大汽车公司的时间表中不难发现固态电池的共性：商业化太长，2030年是最乐观的估计。
在这里，让我们把注意力转向博洛雷集团，这是迄今为止唯一一家在动力电池领域实现大规模生产的法国集团。
博洛雷集团是一家财富500强公司，完全由著名的法国博洛雷家族控制。是固态电池领域历史最悠久、研发实力最强的机构之一。
2011年10月，博洛雷集团开始在其自主研发的电动汽车“Bluecar”和电动巴士“Bluebus”上搭载由BatScap制造的容量为30度的固态电池。这些车辆在法国巴黎及其郊区共享。服务方式。截至2019年关闭，2900辆固态电池电动汽车已服务近20万用户，日使用量约1.8万辆。
博洛雷集团是第一家成功将固态电池大规模商业化的公司，但这种固态电池组的容量只有30度，能量密度只有100Wh/kg，仅为液态锂离子电池的一半。
Bollore固态电池面临的问题正是所有固态电池制造商需要解决的问题：实验室内外的差异。
11月，市值超过福特汽车的美国固态电池初创公司QuantumScape宣布，一个原型电池在800次循环（100%放电深度）后保持了80%以上的初始容量。
但投资研究网站Seeking Alpha在一份公开报告中表示，QuantumScape的电池“太小，无法在实验室外进行测试”
Seeking Alpha认为，固态电池在实验室外的真实场景中很难实现所需的速率和温度功能，如此困难以至于没有人做到。Seeking Alpha说：“它们可能永远无法达到广告中的性能。”。
QuantumScape创始人兼首席执行官贾格迪普·辛格回击道：“Seeking Alpha的报告读起来像是一个对电池一无所知的人写的。”
那么，让固态电池长期处于科研阶段，并站在商业量产大门之外的核心因素是什么呢？
回到固态电池的本质——固态电解质，可以消除迷雾。
目前固态电解质材料有三种主流体系：聚合物、氧化物和硫化物。
这是三条具有完全不同信仰的物质路线。欧洲和美国公司选择氧化物和聚合物系统，日本和韩国公司更喜欢硫化物系统。
聚合物体系的优点是在高温下具有高离子导电性和易于加工。然而，它的离子电导率在室温下极低，这极大地限制了它的发展。
法国Bolloré品牌固态电池是聚合物系统的产品。一个荒谬的事件是让你自己的电动汽车在室温下正常工作。
Bolloré集团为每辆车专门配备了一个加热器，在启动前将电池系统加热至60至80°C。如果加热器长时间停止，加热器就无法离线，当时的技术也无法实现远程早启动。
氧化物系统的优点是具有良好的综合性能。其中，薄膜产品对工艺技术要求严格，在成本和规模化生产方面都很难生产。它们不适合生产能力巨大的电动汽车。非膜产品是目前最热门的电动汽车电池解决方案，QuantumScape是这一领域的忠实信徒。
硫化物系统的优点是它具有与液体电解质相当的离子电导率，并且具有高度的快速充电支持。电动汽车能否迅速取代燃油汽车，这才是赢家。
这是日本和韩国公司丰田、本田、三星和中国电池巨头CATL选择的技术路线。然而，硫化物系统的开发进展是最初步的，无法大规模商业化生产的风险也是最高的。
液体锂离子电池作为当代世界发展的主要推动者，其科学原理与出现时相比没有实质性变化。固态电池的首次亮相动摇了其曾经不可动摇的基础。唯一困扰它的是星尘海的大规模生产。
变道或迷路
来自新能源行业专业研究机构奇奇锂电池研究院的统计数据显示，2022年前十个月全球动力电池装机容量为225GWh，同比增长116.1%。
排名前十的公司是CATL、LG新能源、松下、比亚迪、SKI、三星SDI、中航工业（中国航空锂业）、国轩高新、AESC和蜂巢能源，合计市场份额为92.2%。
其中五家是CATL、比亚迪、中航工业（中航锂业）、国轩高新和蜂巢能源。液态锂离子电池战场的失败让美国和日本公司跳过了现有的阶段，将大量资金投入到另一个轨道上——固态电池。
中国科学院院士欧阳明高曾在2019中国电动汽车100强论坛上表示：“为了应对中韩电池产业的崛起，日本自2017年以来一直在开发下一代固态电池，并投入了大量研发费用。
美国和欧洲也在全力以赴开发新一代固态电池，以实现超越。尽管中国电池行业取得了暂时优势，但国际竞争压力巨大，需要全面赶上固态电池的前沿技术。“
今年，欧阳明高在“2021新能源汽车技术与市场亮点及中长期趋势”主题演讲中再次表达了类似观点。
“日本和其他国家正在大力发展下一代全固态电池，中国品牌在这方面仍有差距。”欧阳明高说，“全固态电池技术必须工业化，并对市场结构产生重要影响，预计需要10年左右的时间。”
在时间蓝图上，欧阳明高给出了自己的预测：到2025年，将出现比能大致相当于现有液体电解质锂离子电池的第一代全固态电池。
2030年后，将有第二代使用新型正负材料的全固态电池，比能将提高到每公斤500瓦时，并将有高比能锂硫电池和金属空气电池。
欧阳明高总结道：“在2030年之前，包括固液混合锂离子电池在内的现有锂离子电池仍将占据主导地位。”。
“2017-2021年全球固态电池市场”支持欧阳明高的预测，即2017年至2021年全球固体电池市场将以72.33%的复合年增长率增长。
目前，中国新能源汽车市场已顺利度过认知期，进入快速扩张期。预计2022年国内新能源汽车销量约500万辆，市场份额超过20%；2025年达到700万至1000万；2030年将达到1700万至2000万。
中国电动汽车数量的激增直接刺激了汽车电池产量的指数级增长。预计2025年将超过20亿千瓦时，2030年将超过70亿千瓦时；2035年将超过150亿千瓦时。
对于任何一家汽车公司和固态电池制造商来说，这都是一个不容错过的机会之窗。市场已经预先埋下了潜力，现在是考验智慧的关键时刻。