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小米在电池技术上取得重大突破:远超特斯拉

采用固态电池,小米13以4500mAh的体积能装下6000mAh

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最近,小米公布了固态电池技术,其能量密度突破1000Wh/L,如果采用固态电池,小米13以4500mAh的体积能装下6000mAh。对比一下目前日本研发的锂金属固态电池能量密度高达417Wh/kg、935Wh/L,那么小米1000Wh/L其能量密度大约为446Wh/kg。

那么这是一个什么水平呢?

特斯拉Model 3(进口版)为300Wh/kg、保时捷Taycan为270Wh/kg、Model X为186.2Wh/kg、特斯拉Model 3为168Wh/kg、比亚迪EV为150Wh/kg、五菱宏光MINI EV 为130Wh/kg。

市面上的电池能量密度平均值在160Wh/kg,而固态电池的能量密度是其两到三倍,也就是说电动车的续航可以轻松超过1000公里。这项技术究竟是如何做到的呢?下面笔者将系统性的介绍固态电池的内容。

固态电池的优劣势

全固态电池是锂离子电池的一种,在锂离子来回移动的通道上采用固态电解质,取代现有电池的电解液。现有电池的电解液采用有机溶剂类材料,存在起火的可能性,在安全性上存在问题。

动力电池的安全性即与液态电解质息息相关,而固态电池采用固态电解质,其具有绝缘性好、不易燃、不挥发的特点,可显著提升安全性。

全固态电池不使用可燃性电解液,安全性更高。全固态电池还无需被称为隔离层的零部件,能减少零部件个数,降低制造成本。

此外,固态电池的适用温度范围更广,循环使用寿命更长。去年9月,哈佛大学团队开发了一种新型固态锂金属电池,在实验室中,该团队的电池原型在生命周期内可循环超过1万次,是普通液态电池循环次数的数倍之多。

能量密度、充放电倍率性能、成本、安全性和循环寿命都是电池的关键指标,一般在某个阶段可以取得一个或几个指标上的重大突破,但必须同时满足所有指标要求才能实现量产,难度极大。

并且固态电池的电导率、备工艺技术、产业链配套、制造成本都是难点,有估算称目前达到一般锂离子电池的4倍以上。

固态电池的专利集中在日韩手中   

根据日经中文网报道,固态电池专利丰田高居首位,是第2名专利数的3倍。第2位是松下控股(HD),在前5家企业中,4家是日本企业。

第一的丰田达到1331件。第2位是松下控股(445件),第3位是出光兴产(272件),日本企业垄断了前3名。在前10家企业中,6家为日本企业。不过近年来,韩国三星电子和LG化学等海外企业也在迅速追赶。

日本TDK等已实现小型电池的商用化,但车载电池仍处于试制阶段。被认为可将续航距离延长至2倍,充电时间控制在3分之1。

此外,2020年欧洲推出了《电池2030规划》及《2030电池创新路线图》,由欧盟多国共同出资32亿欧元用于发展固态电池;美国在2021年发布《锂电池2021-2030年国家蓝图》,并宣布拨款2.09亿美元支持相关技术研究。

国内固态电池的进展

不可否认,固态电池的出现是针对目前液态锂电池的缺点进行的,有望从根本上解决锂离子电池的安全性和能量密度等问题。

固态电解质耐高温、耐挤压针刺,同时无腐蚀性,不易挥发,不存在漏液问题,锂枝晶在固态电解质中生长缓慢且难刺透,极大降低了电池热失控风险,电池自燃或者爆炸的概率显著减小。

虽然我国在固态电池方面起步比较晚,专利方面并不足,日韩依旧在领先地位。不过,国内的企业产品落地很快。

根据国际储能汇总,去年11月,清陶能源与北汽福田联合开发的首套量产商用车固态电池系统已完成调试、正式下线。2022年11月,蔚来汽车的电池供应商卫蓝新能源首颗固态动力电芯已正式下线。

今年2月14日,总投资100亿元的15GWh清陶能源动力固态电池储能产业基地正式签约落地成都市郫都区,首条生产线设计产能1GWh,预计首批半固态电池将在近期正式下线。

宁德时代专注于硫化物电解质开发,固态电池的专利有24项。国轩高科、孚能科技、当升科技等企业在固态电池技术均有一定的突破。

此外,日本将在2025年制造第一批无液体、成本较低的固态电池,并计划于2028年生产一款由固态电池驱动的全新电动汽车。

TrendForce集邦咨询统计,2022年全球新能源车(包含纯电动车、插电混合式电动车、氢燃料电池车)销售量约1065万辆,其中纯电动车为789万辆,同比增长68.7%中国和西欧仍为两大主要市场,但市占率差异再扩大,中国占63%市场,西欧占29%。

可以看到,在锂电池的应用方面,我们拥有全球最广袤的市场,汽车厂商有持续的活力去开发新的电池技术,研发的进度会非常快。

文章出处:中关村在线
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