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豐田固態電池相比三元鋰電池和刀片電池有什麽優勢?

日前,豐田宣布將於2021首次展示固態電池技術,並將於2025年正式量產搭載固態電池的汽車。與此同時,豐田還發布了壹項測試數據:其研發的固態電池在充電10分鐘後可行駛500公裏,豐田還表示希望電池在使用30年後仍能保持90%以上的性能。

看到這裏,妳是不是也想知道固態電池在哪裏?相比主流的三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池,豐田的固態電池有哪些優勢?

先回答第壹個問題:固態電池在哪裏?

固態電池多指固態鋰電池。我們都知道傳統的鋰電池是由正極、隔膜和負極組成,然後充入電解液,而固態鋰電池簡單的說就是電池中沒有氣體和液體,所有的物質都以固體的形式存在,隔膜和電解液被固體電解液代替。

據悉,目前主流的固體電解質有三種,聚合物、氧化物和硫化物。豐田的技術路線采用的固體電解質是硫化物,參數好,導電率高,接近電解質,界面穩定。豐田在這條技術路線上積累了很多專利。

更換固體電解質後,鋰離子電池適用的材料體系也會發生變化。最重要的是金屬鋰可以直接作為負極,而不是嵌鋰的石墨負極,可以明顯減少負極材料的用量,金屬鋰有高達3860?mA h/g?理論比容量和3.04?V的超負電極電位是高比能量電池的理想負極。

我們來看第二個問題:豐田的固態電池與主流的三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池相比有什麽優勢?

第壹,能量密度更高。

大部分朋友都不願意買電動車,因為擔心續航、充電、壽命、安全。

電池的耐久性直接由其能量密度決定。這也是大部分車企采用三元鋰電池的原因。磷酸鐵鋰電池雖然比三元鋰電池安全性更好,壽命更長,但能量密度卻遠不及三元鋰電池。即使是比亞迪的葉片電池,目前量產也只能做到140 Wh/kg的能量密度,體積能量密度達到230 Wh/L。

目前量產電動車使用的動力電池,特斯拉使用的能量密度最高,為21700。NCA三元鋰電池,能量密度高達260Wh/kg,鎳鈷鋁比為8:1.5:0.5,屬於“高鎳電池”。業內普遍認為三元鋰電池的能量密度可以達到300Wh/kg。

但由於材料體系的不同,固態電池的能量密度壹開始就達到了三元鋰電池的兩倍以上。當目前的能量密度在300Wh/kg掙紮的時候,固態電池的能量密度可以輕松超過400Wh/kg。

第二,更有保障。

相信很多朋友都曾經暗戀過現在各種前衛的純電動車,但最後都被壹次次觸目驚心的火災事故嚇跑了。這確實是傳統鋰電池的短板。由於顛簸、隔膜質量差、過充電和其他原因,它可能導致正負電極之間的直接接觸。短路後,能量瞬間釋放,會著火。據統計,2019新能源汽車自燃事故中,約86%使用了三元鋰電池。

固態電池中使用的固體電解質不可燃、不腐蝕、不揮發,也沒有泄漏。傳統鋰電池面臨的各種安全問題,固態鋰電池是不存在的。據說即使在高溫下也不會著火,固態電池即使千瘡百孔也依然可以工作。因此,固態鋰電池的安全性更高。

第三,充電速度更快。

對於目前電動車使用的電池,大部分都是三元鋰電池,比如現在電動車的老大特斯拉。不過,雖然特斯拉在電動車市場很牛,但充電時間無法和固態電池相比,這也是特斯拉壹直以來的困擾。要知道,固態電池的充電時間只有十幾分鐘,相比市場上80%的比例,固態電池技術被廣泛認為是未來電池技術的主要發展方向,也是純電動汽車的主要轉折點。

第四,循環壽命會更長。

電池容易老化,不耐用,這也是制約我們購買電動車的壹個原因。該固體電解質可以避免充放電過程中液體電解質中鋰枝晶的不斷形成和生長,可以大大提高金屬鋰電池的循環性能和使用壽命。豐田表示,未來電池在使用30多年後,仍能保持90%以上的初始性能。這不是吹牛,是可以通過技術實現的。

邊肖語

固態鋰電池確實有很多優點,但是最大的缺點就是成本高。由於固態電池的生產上下遊產業鏈都沒有建立起來,據說利用現有技術制造能給智能手機供電的固態電池的成本將高達6萬元,更不用說給汽車供電的固態電池的成本了。

本文來自車家作者汽車之家,不代表汽車之家立場。

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