重磅!720Wh/kg车规级全固态电池诞生!燃油车末日要来了?
据中汽协的数据,2023年中国新能源汽车销量950万辆,渗透率达到了31.6%,其中国内新能源乘用车销量788万辆,渗透率超过了35%,远超全球平均水平(约18%)。而根据乘联会数据,今年第一季度,国内新能源乘用车渗透率已达到41%,相比去年整体上升6个百分点,这一趋势表明,国内消费者对于新能源汽车接受度、认可度和购买意愿在持续增强。
不过也有业内人士表示,2024年后国内新能源渗透率的上行趋势会放缓,主要原因在于新能源车依然存在起火、自燃、充电焦虑、冬季续航焦虑、电池老化以及残值率低等一系列问题,尤其是续航里程焦虑,一直被诟病,极大影响可消费者的购买决策,也制约新能源汽车市场的进一步扩大。如何解决这些问题也成为各大车企、电池厂商面临的最大挑战。
能量密度720Wh/kg全固态锂金属电池诞生
传统燃油车的终结者?
而在近日,这些问题似乎找到了一丝解决方法,太蓝新能源宣布成功制备出世界首块车规级单体容量120Ah,实测能量密度达到720 Wh/kg的超高能量密度体型化全固态锂金属电池,刷新了体型化锂电池单体容量和最高能量密度的行业纪录。
宁德时代凝聚态电池
很多人不清楚这是什么概念?作为对比,现阶段磷酸铁锂电池能量密度一般在100Wh/kg-160Wh/kg,而三元锂离子电池包能量密度在150Wh/kg-260Wh/kg之间。更具体一点,特斯拉4680电池包能量密度为244Wh/kg,宁德时代麒麟电池包能量密度为255Wh/kg(极氪009搭载),而即使是宁德时代未来发布的凝聚态电池,其单体能量密度最高也仅为500Wh/kg,距离太蓝新能源宣布的720Wh/kg一数字仍有一定距离。
不过需要注意的是,720Wh/kg是电芯的能量密度,并非电池包的整体能量密度。以蔚来150kWh电池包(卫蓝新能源提供)为例,其电芯能量密度为360Wh/kg,但量产上车后的电池包能量密度仅为260Wk/kg,这是因为电池包还包含电池管理系统、热管理系统、电气连接件、结构件等其他部件。所以电芯的能量密度和电池包的能量密度是两个不同的概念,在实际应用中,我们更关注的是电池包的整体性能和表现。
即使是这样,实测能量密度达到720Wh/kg全固态锂金属电池仍在行业内引起巨大关注与争论,众多自媒体将这一技术突破被视为电池领域的一大飞跃,吹嘘它是传统燃油车的终结者,甚至鼓吹它为电动车革命。那么事实真的如此吗?
这块能量密度720Wh/kg全固态电池
有何技术亮点?
正极采用高克容量、长循环富锂锰基材料
我们先来看一下这720Wh/kg的能量密度是怎么做到的?据官方介绍,这款电池正极采用高克容量、长循环富锂锰基材料,负极则采用了超宽、超薄复合锂金属基材料。而电解质是高性能氧化物复合固态电解质,这是目前比较主流的一种固态电池的电解质,可以有效防止锂枝晶刺穿,并解决全固态锂电池的固-固界面阻抗问题,保证安全性和稳定性。
不过这类电解质会带来内部阻抗过大的问题,而太蓝新能源的解决方法是固态接触面夹了一层凝胶态物质,通过构筑高效离子、电子传输网络,提高正极内部带电粒子的迁移能力,从而优化界面阻抗,实现了电池综合性能的全面提升,有望从根本上解决传统锂离子电池的续航和安全焦虑问题。另外,该公司还申请了相关专利。
官方提到的都是专业术语,相信大部分人都比较难以简单,其实简单概括来说在于其独特的电池材料设计和技术创新,拥有安全性高、续航长两大关键性优势。
比亚迪刀片电池
以往动力电池厂商技术提升主要体现在结构优化,像我们熟悉的刀片电池、短刀片电池,还是CTB(电池车身一体化)、4680电池和麒麟电池等,其实都是电池包层面结构优化,而非电芯层面能量密度提升。而固态、半固态电池,是真正通过化学材料的改变(用固态电解质代替目前电池中所使用的液态电解质),提升能量密度、改进安全性能等方面。
因此,从客观上来看,固态电池是新能源汽车的最终归宿,也是各大车企、电池厂商追求的最终目标。但是想要量产落地并进行商业化还需要很长的一段路要走,要克服诸多挑战,包括生产成本、生产工艺、生产效率、充电设施等因素。
固态电池虽很完善,但难以量产落地
生产成本、量产装车安全性等都是问题
首先是量产的问题,尽管固态电池在实验室中取得了一定的进展,但要从实验室走向量产仍然面临诸多困难。这包括如何保证大规模生产时电池性能的一致性、如何降低生产成本以及如何解决可能出现的安全隐患等问题。
其中仅生产成本一项就令人退而却步,固态电池的制造成本目前相对较高,这主要是由于其生产过程中所需的高纯度材料和复杂的制造工艺,这涉及到要精确控制材料的配比、结构和形态,以及电池的组装和封装过程,需花费大量到研发到投资,确保生产工艺的稳定性和可靠性。
即使这些都顺利完成,但如果一块动力电池成本占整车的60%,甚至80%,这无疑将直接影响到车企的利润和消费者的购车意愿,相信没有车企愿意成为电池厂商的“打工者”,而消费者也不会愿意为过高的电池成本买单。如果一项新技术无法普及并无法大规模量产,那么其成本难以得到有效平摊,这进一步阻碍了其商业化和广泛应用。
当下的氢燃料电池车无疑为未来固态电池车提供了宝贵的参考,诸如丰田Mirai售价74.80万元起;深蓝SL03氢电版售价69.699万元;现代Nexo售价80万元。这些车型高昂售价都凸显了新技术在商业化初期所面临的成本挑战。
其次就是市场竞争的问题。固态电池的商业化进程中,还面临着来自传统液态锂离子电池的竞争。液态锂离子电池在成本、能量密度和安全性方面已经取得了一定的平衡,而固态电池要想在市场上取得一席之地,就需要在这些方面展现出明显的优势,且需要经过市场长时间检验。
最后是量产装车的安全性问题,固态电池虽然在理论上具有更高的安全性,但在实际应用中还需要经过严格的测试和验证。特别是在极端条件下,固态电池的安全性表现如何,还需要进一步的研究和证实。
除此之外,量产车上即便搭载了高容量、充电速率高的固态电池,要有质的提升,用户端的充电设施也得跟上,目前支持5C充电速率的充电桩非常少,短时间内难以普及,无法发挥固态电池的全部优势。
固态电池在所有纬度都超越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上不难发现固态电池的共性,商业化时间太久,2030年已是最乐观的估计。所以离我们真正体验到的固态电池电动车,还有是一定的时间。即使现在有车企或电池厂商公布自己有固态电池,那大概率也是期货,吸引公众眼球的一种营销方式。
写在最后
综上所述,从当前的市场趋势和技术发展来看,固态电池确实展现出了巨大的潜力和前景,但想要实现固态电池的量产和广泛应用,仍需要解决一系列技术、生产和成本等问题,距离量产落地更是还有很长一段时间。
相比之下,传统液态锂离子电池得益于其成熟的技术和相对低的成本,仍然是目前市场上的主流选择。所以那些鼓吹固态电池的自媒体和网友,其实就是夸大其词,用来博眼球并赚取流量。
而像开头所说的续航里程焦虑问题依然会是新能源汽车最大的短板之一,也是左右消费者购买意愿的重要因素,不过随着车辆电池容量越来越大、风阻系数优化越来越好,以及充电设施建设越来越完善,续航里程焦虑问题逐步得到缓解,加上新能源价格逐渐下探,“油电同价”、“电比油低”的宣传口号接踵而至,不少传统消费者开始尝新,这也是新能源渗透率逐渐上升的重要原因。但想要持续上升,未来固态电池的普及依然最好的助燃剂。
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不趴窝、不亏电,最主要还更环保 比亚迪率先“弃用”铅酸电池
对于燃油车用户而言,由于启动电池馈电导致的车辆打不着火或者半路抛锚,相信每个人都遇到过,尤其在当下这个时节,北方燃油车用户应该已经开启了新一轮的“搭电潮”。教授曾经在一台服役不到1年的新车试驾车上遇到过这种情况,确实给生活还有工作带来了很多麻烦。
尤其是北方的“老司机”们,基本身边常备搭电宝或者“过江龙”,这真的是一个无奈之举,不少车主拍着胸脯说自己车质量很好、很可靠的时候,也得加一句“除了电瓶”。但由于采用了铅酸蓄电池的车基本都是这样,所以厂家不提,掉链子、趴窝、半路抛锚,大部分消费者也就默认了。
究其原因,其实关键就在于多数燃油车采用的铅酸蓄电池身上,过去燃油车百余年历史中,铅酸蓄电池一直是汽车市场中的主流选择,因为性能相对稳定而且成本很低廉。但消费者用起来的成本并不低廉,更换铅酸蓄电池平均下来每次也要花400-600块左右,这笔费用还是很让车主们糟心的。教授也翻阅了电商平台上某大品牌的铅酸蓄电池介绍,给出的更换建议是每两年换一次,这其实是一笔不算小的费用,而且还很费心。
铅酸蓄电池低温性能差,而且寿命较短,无法伴随整车生命周期,另外还有一点就是铅酸蓄电池能量密度太低,为了满足车辆用电需求,铅酸蓄电池不仅体积很大,而且很重。一般乘用车常见的容量为60AH的铅酸蓄电池,重量就能达到15kg左右,侵占空间,还非常不利于整车轻量化。
抛开这些使用层面的缺陷,铅酸蓄电池最“致命”还有污染问题,因为“铅”是非常典型的重金属元素,也是一种很严重的环境污染物,尤其是像汽车用的这种铅酸蓄电池,生产、使用、回收环节中非常容易泄漏。当土壤中铅元素过多就会引起土壤结构、功能发生变化,抑制微生物活动,导致有害物质和其他分解物在土壤中累积,通过“土壤→植物→人体”或“土壤→水→人体”的路径,从而间接被人体吸收。
无论是从用户使用体验层面还是从环境角度出发,铅酸蓄电池都有被取代的必要,那这方面的先驱者就是比亚迪。早在2009年,比亚迪汽车就开始研发12V磷酸铁锂电池系统,随后成为了全球首家搭载磷酸铁锂启动电池的企业,至今已经成熟应用了6年。
首先从用户使用体验来看,比亚迪的磷酸铁锂启动电池寿命更长,可以达到3000次以上的循环次数,和整车同寿命周期,加上更好的抗低温性能和可靠性,这意味着绝大多数情况下,用户终身不用更换,也不用担心亏电抛锚、打不着车的尴尬,省心省钱是一定的。
过去细心的燃油车用户为了延长铅酸蓄电池的使用寿命,车辆长期停放或者在冬季的时候会自行取下电池,拿到室内用充电器保养。而比亚迪为磷酸铁锂启动电池配置了BMS电池管理系统,实时检测电池指标并且进行动态管理,即便是长时间静置也不用担心亏电问题。
除此之外,比亚迪的磷酸铁锂启动电池的能量密度相较于铅酸蓄电池来说,可以算是“降维打击”,所以重量和体积都明显要出色很多,目前比亚迪磷酸铁锂启动电池的重量已经做到了2公斤,减少了车辆自重,同时也节省了车辆空间。
无论是磷酸铁锂启动电池的研发、设计、生产,还是额外配置的BMS电池管理系统,相较于铅酸蓄电池来说,成本都要明显的高出不少。不过即便如此,比亚迪作为新能源汽车领域的领导者,还是展现了自己的格局,率先弃用了铅酸蓄电池,实现了整车无铅化。一方面降低了用户使用成本,提升了用车体验,同时实实在在的保护了自然环境,践行自己的社会责任感。
最后:从数据上来看,6年时间里,比亚迪已经为200多万辆新能源汽车搭载了磷酸铁锂启动电池,实现了2万多吨的铅削减,让14万余亩土地免受铅金属污染,助力中国绿色低碳发展。教授认为,比亚迪整车无铅化也许是比亚迪的一小步,但肯定是汽车行业的一大步,希望后续能有更多有社会责任感的厂家共同推动整车无铅化,为用户提供更好的用车体验,为我们的环境提供更好的保护。
2022·车市纪 | 比亚迪打响“断油”第一枪,燃油车寿命进入倒计时?
汽车日报 宋爱菊
[ 行业] 编者按:2022年已经行至尾声,回望这一年,汽车行业是黑天鹅与灰犀牛交织其中、油价与车价各自起起伏伏。站在2022年的尾巴上,我们即将见证长达14年的新能源补贴退出,也将见证减征购置税等优惠政策伴随2022年收官而结束。为回顾2022年这一年的跌宕变化,懂车帝特推出年度系列策划《2022·车市纪》,我们希望通过汽车格局重塑前夜的记录,为人们将来回溯历史时提供一个锚点。此为系列第四篇:《2022·车市纪 | 比亚迪打响“断油”第一枪,燃油车寿命进入倒计时?》
伴随气候变暖、全球减碳减排等因素,各国纷纷以立法形式约束汽车产业的发展,包括提出明确的禁售燃油车时间点,如挪威计划2025年淘汰燃油车,英国、荷兰、印度、以色列等国家预计在2030年彻底封杀纯内燃机车型,“禁油”法令已成为车企头上的达摩克利斯之剑;但并不是所有车企都担心燃油车禁令,因为它们已经提前迈入新能源时代了。今天我们就来盘一盘,今年有哪些车企和品牌主动停产停售燃油车,以及随着多品牌宣布停售燃油车,消费者还有多久就再也买不到燃油车了?
燃油车寿命进入倒计时?
比亚迪:先停产再官宣,“断油”我是认真的2022年4月3日将会是一个被汽车产业载入史册的时间,因为它被比亚迪赋予了某种历史性意义。这一天,比亚迪宣布,正式停产燃油车,未来将专注发展新能源汽车(纯电动和插混)业务。这意味着,比亚迪成为全球首个官宣停产燃油车的传统车企。
很多人说,比亚迪具备电池、电机、电控等新能源产业核心技术,下决定停产燃油车不是理所当然的么?其实不然。对于一家传统车企来说,燃油车往往是业务支柱,是盈利之源头,这也是大众、奔驰等传统车企难以割舍燃油车的主要原因。在比亚迪决定停产燃油车之前,其燃油车业务基本稳定在年销20万辆左右,因此,停产燃油车意味着砍掉一条腿,将企业的发展全部押注在新能源身上,这样的风险不可谓不大。
比亚迪近三年燃油车销量表现
也正是因为此,比亚迪停产燃油车的声明犹如在汽车圈投入了一枚重磅炸弹,引来无数人侧目关注,传统车企纷纷围观比亚迪的下一步动作,新能源车企在探听其虚实和决心。不过人们很快发现,比亚迪对燃油车的封杀是认真且坚决的,因为4月发布声明的比亚迪,在3月就停止了燃油车的生产。
作为首家停产燃油车的传统车企,无数用户和媒体为比亚迪免费宣传,致使其频频登上热搜,加上不少新能源潜在消费者开始将目光聚焦在比亚迪身上,其新能源订单和销量在4月之后一路走高:机动车上险数据显示,其5月销量突破10万辆,到11月其上险量已逼近18万辆。
在停产燃油车之后,比亚迪的新能源订单像雪片一样飘来,就现在来看,比亚迪停产燃油车的举措给自己赢得了一个充满希望的未来。机动车上险数据显示,今年1-11月,比亚迪燃油车销量不足2万辆,同比减少90%;但与此同时,新能源车型的销量却达到137万辆,同比暴增218%。市场对新能源汽车的高接受度和消费热情,也让比亚迪董事长王传福放出豪言:2023年计划销售新能源汽车400万辆。虽然我们不知道这一销量目标能否达成,但比亚迪确实已经在新能源的赛道上享受丰收的喜悦了。
比亚迪停产燃油车声明
长城长征/哈弗:停产燃油车?跟一个!新能源用户的消费热情、可观的订单量给不少犹豫观望的传统车企打了一针强心剂,不少品牌和车企也开始效仿比亚迪。在比亚迪宣布停产燃油车一个多月后,长城汽车旗下商用车品牌长征汽车于5月27日发布《新能源宣言》,宣布自6月5日起全面停产燃油车,从传统能源转向氢燃料电池、纯电动等清洁能源能运输技术路线。
长城汽车旗下商用车品牌长征汽车发布《新能源宣言》
在长征之后,长城似乎觉得“断油”的决心还不够,又拿出旗下销量主力品牌哈弗,于8月22日宣布,哈弗品牌将正式启动向新能源赛道的全面转型,并将于2030年正式停售燃油车。对于长城来说,距离哈弗正式停产停售燃油车虽然还有8年时间,但这个决定显然是艰难的。因为比亚迪宣布停产燃油车时,其新能源车型的销售比例已经达到94%,而哈弗品牌的车型销售仍以燃油车为主,机动车上险数据显示,今年1-11月,哈弗累计上险量达42.3万辆,其中98%由燃油车型贡献。
长城官方表示,作为长城最大的整车板块,哈弗全面启动新能源转型标志着长城汽车的新能源战略已全面展开
不过哈弗品牌将在停售燃油车之前,努力提升新能源车型的销量占比,按照计划,到2025年,哈弗新能源车型的销量占比将提升至80%;到2030年,哈弗品牌将以“新能源SUV专家”的全新姿态,为用户开启全新的体验。据介绍,为了达成哈弗停产停售燃油车的目标,哈弗品牌接下来将建立新能源公司,从组织架构上支撑和保障其新能源事业的发展。
有业内人士说,长城将长征和哈弗两个品牌率先拿出来表明停产燃油车的决心,进一步体现了魏建军的焦虑和对企业发展的担忧。事实上,在长城成立30周年之时,长城汽车董事长魏建军就充满危机意识地表示:“每一个成功的过去,都可能把未来绊住;如果我们还看不到颠覆性的变化,那被颠覆的一定是我们。”如今长征、哈弗全面奔向新能源转型,欧拉、沙龙等品牌定位纯电动,都在表明长城正在抛弃自己此前在燃油车领域取得的成功,正在加速对自我的颠覆与革命,此刻的长城,正朝着一个新能源的未来全速前进。
吉利领克:2023年起停止研发纯燃油车今年针对“断油”表决心的品牌还有吉利领克。今年6月,领克发布全新混动技术“领克智能电混”,这一技术将为领克车型向插混和混动转型提供技术支撑。
领克旗下车型未来将全面混动化
吉利集团一直在努力推动新能源转型,早在2015年就明确提出了激进的转型目标:到2020年,新能源销量占到90%。不过这一计划已然告败,吉利控股集团董事长李书福认为,“‘蓝色吉利行动’计划虽然没有如期完成,但也不奇怪,这不是战略方向错误,也不是战略执行失败,而是历史时机没有成熟,外部战略条件没有形成……不必为此沮丧。”但吉利集团也随之发布了“两个蓝色吉利行动计划方案”。
“蓝色行动计划一”主攻智能化节能和小排量新能源汽车,包括混合动力、增程式插电混合动力;其中,90%左右的车型将是新能源混合动力汽车,10%左右的车型为传统节能小排量汽车,这一计划主要由吉利和领克品牌承担。“蓝色行动计划二”是主攻高端智能化纯电动汽车,主要由极氪来承担。
吉利领克向混动化转型,极氪则将担起纯电动车型的生产与销售
这也意味着,接下来领克将加速转型,深度入局混动市场。按照规划,到2025年,领克全系产品都将搭载领克智能电混技术,实现全系产品电气化。为坚定推动领克品牌的转型,在领克第80万辆车下线仪式上,领克汽车销售有限公司总经理林杰高调官宣:“从2023年起,领克将停止纯燃油车型的产品研发,全身心投入新能源产品的研发。”
燃油车淘汰倒计时?多品牌发布“断油”时间表就今年这一时间维度来看,仅有比亚迪、长城长征/哈弗、吉利领克等少数品牌表明“断油”决心;但事实上,不少品牌已经用行动“断油”了,比如戴姆勒旗下的smart品牌在2022年正式停产停售旗下传统燃油车,如今它已经成功转型为一个纯电动品牌。今年11月,smart发布了品牌全面焕新后产品规划,其承诺将在2045年前向市场提供碳中和纯电车型,其中在2022-2024年将以每年一款全新产品的节奏扩充车型阵容。
smart已全面转型为纯电动品牌,首款量产电动车型为smart精灵#1
宝马旗下的MINI品牌也在率先试水“断油”。按照规划,MINI将在2025年推出品牌最后一款燃油车型,之后将完全聚焦于纯电动车型。在中国市场,MINI品牌的规划更为激进,其早在2018年就与长城联手成立合资公司,合资公司将专注于推动MINI品牌纯电动车型的研发和生产。据介绍,MINI计划2023年在中国生产制造两款纯电动车型,并正式投放市场。
信息来源:公开信息整理
而从多个品牌此前发布的时间规划表可以看出,长安、北汽、日产、丰田等品牌将在2025年停产或停售燃油车,奔驰、宝沃、沃尔沃等则将在2030年对燃油车痛下杀手。这也意味着,在三五年后,消费者可选择的燃油车品牌和车型范围将进一步收窄,整个汽车产业和汽车市场将加速拥抱电动化时代。
写在最后:
看完上文,或许你已明了,在全球减缓气候变暖的目标以及各大国家的禁售燃油车政策等推动下,不同车企及品牌都不得已对燃油车痛下杀手,这也意味着燃油车的寿命已然进入了倒计时阶段。
虽然中国一直没有明确禁售燃油车的时间,但排放标准却日趋严苛,比如按照欧7标准制定的国七最晚将于2026年实行,车企若继续生产销售燃油车,就必须投钱投精力升级动力系统,研发成本必然会通过推高的车型售价转嫁到消费者身上,届时买油车还是电车将是一个需要思考才能做出的选择。
你有燃油车情结吗?你对车企的“禁油”、“断油”规划怎么看?欢迎在评论区留言互动。