豐田正在閉門花大量精力在研發(fā)固態(tài)電池，這已經(jīng)是公開的秘密了。
一旦豐田的固態(tài)電池量產(chǎn)成功，續(xù)航直接就來(lái)到了1200km，甚至超過(guò)了燃油車，純電動(dòng)力的痛點(diǎn)一次就解決了。
但是，離固態(tài)電池量產(chǎn)似乎還需要一段時(shí)間，不過(guò)在此期間，半固態(tài)電池已經(jīng)投入使用。
那么你真的了解半固態(tài)電池和固態(tài)電池嗎？
今天我們從工程師的視角通過(guò)6個(gè)問(wèn)題帶大家了解下。
01、什么是半固態(tài)電池？
在傳統(tǒng)的鋰電池里面，正極和負(fù)極是“能量倉(cāng)庫(kù)”，而電解液就像一條“通道”，讓鋰離子可以在正極和負(fù)極之間自由移動(dòng)，因此，它也被稱為液態(tài)電池。
顧名思義，半固態(tài)電池，采用了固態(tài)電解質(zhì)與液態(tài)電解質(zhì)的混合設(shè)計(jì)。
具體來(lái)說(shuō)，半固態(tài)電池在電極材料上進(jìn)行了創(chuàng)新，它采用細(xì)小的鋰化合物粒子與液體電解液混合形成的泥漿作為電極材料，這種混合設(shè)計(jì)使得電池在保持固態(tài)電池高安全性的同時(shí)，也具備了液態(tài)電池的高離子傳輸速率。
此外，半固態(tài)電池的結(jié)構(gòu)也獨(dú)具特色，通過(guò)兩束帶正負(fù)電的泥漿流和能透水的膜實(shí)現(xiàn)離子的交換與電流的流動(dòng)。
02、半固態(tài)電池與固態(tài)電池本質(zhì)區(qū)別在哪？
半固態(tài)電池與固態(tài)電池在原理上相似，但之間3個(gè)顯著的差異。
首先，電解質(zhì)的狀態(tài)不同。固態(tài)電池使用完全固態(tài)的電解質(zhì)，而半固態(tài)電池則采用固態(tài)電解質(zhì)與液態(tài)電解質(zhì)的混合設(shè)計(jì)。
其次，能量密度的上限不同。
固態(tài)電池由于完全采用固態(tài)電解質(zhì)，能量密度通常更高。當(dāng)然，半固態(tài)電池通過(guò)優(yōu)化電極材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，也能實(shí)現(xiàn)較高的能量密度，滿足大多數(shù)應(yīng)用的需求。
第三，固態(tài)電池由于采用了全新的結(jié)構(gòu)和材料，生產(chǎn)工藝相對(duì)半固態(tài)電池會(huì)更加復(fù)雜，成本也較高；而半固態(tài)電池則可以在一定程度上借鑒傳統(tǒng)液態(tài)電池的生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備，降低了生產(chǎn)成本，更有利于大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。
03、如何區(qū)分半固態(tài)/固態(tài)電池？
有人認(rèn)為，只要電解液中加了金屬也就是固態(tài)電池，我個(gè)人覺(jué)得有些欠妥！
于是我找圈內(nèi)的朋友了解了一下，其實(shí)到目前為止業(yè)內(nèi)并沒(méi)有明確的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)界定電池的固態(tài)程度。
或許智己L6的電池供應(yīng)商清陶能源聯(lián)合創(chuàng)始人李崢的解釋可以作為參考：
“半固態(tài)和準(zhǔn)固態(tài)這兩個(gè)概念本就是行業(yè)內(nèi)約定俗成的叫法，一般是按液態(tài)電解質(zhì)占電芯的比重來(lái)分：液態(tài)（25wt%）、半固態(tài)（5—10wt%）、準(zhǔn)固態(tài)（0—5wt%）和全固態(tài)（0wt%）”。
對(duì)應(yīng)的百分比也有明確的劃分，這樣的參考一來(lái)，其實(shí)就一目了然了。
04、固態(tài)電池的優(yōu)勢(shì)是什么？
半固態(tài)電池、固態(tài)電池有4個(gè)明顯的優(yōu)勢(shì)：
一是安全性高。
這兒有兩層意思，一是固態(tài)電解質(zhì)的使用使得電池內(nèi)部更加緊湊，減少了液態(tài)電解質(zhì)泄漏的風(fēng)險(xiǎn)；二是固態(tài)電解質(zhì)的高穩(wěn)定性也進(jìn)一步提高了電池的安全性，降低了在使用過(guò)程中發(fā)生燃爆事故的可能性，這其實(shí)很好地解決了當(dāng)下鋰電池容易“自燃”的問(wèn)題。
二是能量密度高。
由于固態(tài)電解質(zhì)的加入，電池能夠在相同體積下存儲(chǔ)更多的能量，從而提高了汽車的續(xù)航能力。
三是循環(huán)壽命長(zhǎng)。
這其實(shí)也是因?yàn)楣虘B(tài)電解質(zhì)的穩(wěn)定性，所以在長(zhǎng)期使用過(guò)程中能夠更好地保持其容量和性能，減少了更換電池的頻率和成本。
四是適用性更廣泛。
相比傳統(tǒng)液態(tài)電池在極端溫度下可能失效的問(wèn)題，固態(tài)電池能夠在更廣泛的溫度范圍內(nèi)正常工作，這也讓它在極寒或極熱環(huán)境下的應(yīng)用變得更加可行。
05、固態(tài)電池的難點(diǎn)是什么？
難點(diǎn)其實(shí)也不少，這兒撿2個(gè)重點(diǎn)來(lái)說(shuō)說(shuō)。
一是材料的選擇與合成。
半固態(tài)電池需要使用特殊的固態(tài)電解質(zhì)和正負(fù)極材料，這些材料的合成和選擇需要考慮到電池的性能、安全性、成本等多個(gè)因素，同時(shí)，這些材料需要具有良好的離子導(dǎo)電性、化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，如何從兼容好這么多因素和條件是個(gè)難題！
二是生產(chǎn)工藝復(fù)雜。
固態(tài)電池的制造過(guò)程涉及多個(gè)步驟，包括材料制備、電極涂布、電解質(zhì)填充、電池封裝等。這些步驟需要高精度的設(shè)備和嚴(yán)格的生產(chǎn)控制，以確保電池的質(zhì)量和性能。
而生產(chǎn)工藝的優(yōu)劣直接影響著電池性能，因此搞固態(tài)電池也不是所有企業(yè)都有能力干的事兒。
06、半固態(tài)/固態(tài)電池的離量產(chǎn)上車還有多遠(yuǎn)？
還記得之前蔚來(lái)的李斌駕駛150kWh的ET7長(zhǎng)途奔襲1千多公里的事兒吧？蔚來(lái)宣稱這是固態(tài)電池，你看它的實(shí)際續(xù)航里程還是要比鋰電池強(qiáng)了不少的。
前幾天智己官方也宣布，搭載了第一代光年固態(tài)電池的智己L6 CLTC續(xù)航也將突破1000km。
網(wǎng)上對(duì)這兩款固態(tài)電池的爭(zhēng)議很大。
有人認(rèn)為：這兩塊電池都不是純固態(tài)電解質(zhì)，前者蔚來(lái)150度是固液混合電解質(zhì)，而后者智己L6的電池電解液金屬含量較高，但按照智己L6的動(dòng)力電池供應(yīng)商、清陶能源聯(lián)合創(chuàng)始人&總經(jīng)理李崢的介紹，為了增強(qiáng)固態(tài)電解質(zhì)的鋰離子導(dǎo)電性，他們?cè)陔娊赓|(zhì)中加入了10%的浸潤(rùn)液。
另一個(gè)值得關(guān)注的消息是，就在這幾天，廣汽昊鉑官宣將于4月12日亮相全固態(tài)電池，號(hào)稱采用100%固態(tài)電解質(zhì)，不出意外的話，廣汽埃安將會(huì)在2026年實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池量產(chǎn)搭載，具體何時(shí)還不清楚，但100%這個(gè)數(shù)字還是很有震撼力的，超過(guò)350Wh/kg的能量密度或許能徹底根除電動(dòng)車的續(xù)航焦慮。
結(jié)束語(yǔ)
爭(zhēng)議歸爭(zhēng)議，但在全固態(tài)電池量產(chǎn)之前，半固態(tài)電池可以作為一個(gè)過(guò)渡，保留鋰電池的活性，提升電池能量，并且增加它的穩(wěn)定性和安全性。
再換個(gè)維度來(lái)講，1200km甚至1500km的續(xù)航有必要嗎？可能有人覺(jué)得未必，但如果它能實(shí)現(xiàn)并且可能減少你補(bǔ)能的次數(shù)，那何嘗又不是個(gè)好事兒呢？不知道屏幕前的各位元芳對(duì)固態(tài)電池怎么看？咱們?cè)u(píng)論區(qū)見～