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SBD Explores:新型电动汽车电池技术

布兰登-米勒



汽车制造商正在仔细观察新型电池化学成分的发展。现有的锂离子电池由于能量密度高、循环寿命长、成本低,很可能在未来十年内主导电池市场,但其最终的理论性能是有上限的。


使用更复杂的阴极或阳极材料(如铌、硅)可以提高锂离子电池的性能。固态和半固态电池是一种替代方案,具有性能优势。


在本期SBD Explores 中,我们将深入探讨这两种新兴电池技术,并讨论它们对汽车行业 的潜在影响。


发生了什么?

主机厂 正在寻找新技术来提高电动汽车的续航能力。目前的传统锂离子电池利用液态电解质在电极间传输锂离子。现在,主机厂 ,正在投资开发具有固体电解质界面的新型锂离子电池。


  • 主机厂 和供应商正在开发两种不同的电池设计。半固态电池和固态电池用固体界面取代了部分或全部液态电解质。

  • 半固态电池包含固态导电材料和液态电解质的混合体,用于在电极上传导离子。与传统的锂离子电池相比,半固态电池的液态电解质要少得多。

  • 固态电池完全没有液体,使用纯固体材料作为电解质。


这带来了什么影响?

与传统锂离子电池相比,半固态和固态电池具有一些关键优势。这些优势来自于液态电解质的减少或缺乏。


  • 在低温条件下,液态电解质会导致离子不易在电极间流动,从而造成性能问题。

  • 当存在易燃液体电解液时,就会出现安全问题。半固态电池可降低这种风险,而固态电池则可消除这种风险。

  • 一般来说,半固态电池的性能优于锂离子电池,但不如固态电池的预期性能好。

  • 固态电池性能的提升和预期可靠性的提高,需要为新的制造工艺投入巨额投资。



谁需要注意这些变化?

半固态电池和固态电池正在同步开发,在汽车和非汽车应用方面,半固态电池比固态电池更为成熟。由于在设计和验证过程中不断遇到困难(包括技术和商业方面的困难),固态电池在很长一段时间内都是 "5 年以后的事情"。


  • 目前正在积极部署用于非汽车应用的储能解决方案和电池。从这一领域汲取的经验将有助于改进技术,以适应技术要求极高的汽车领域。

  • 中国的汽车正在安装半固态电池。预计在固态电池进入市场之前,还会有更多的固态电池安装在汽车上。NIO 的交换技术可支持新化学物质的现场测试和取样。

  • 固态电池距离量产汽车还有一定距离。



下一步去哪里?

一些汽车制造商看到了半固态和固态电池的价值。对于大多数主机厂 而言,半固态电池的生产可能早于固态电池。


市场采用半固态和固态电池的关键因素:


  • 如果消费者继续需要续航里程更长的电动汽车,这将推动主机厂 和供应商进一步开发该技术。

  • 然而,虽然消费者希望汽车的续航里程更长,但这是有代价的。随着制造工艺的发展,采用新电池技术的汽车可能会很昂贵。

  • 生产工艺的进一步发展有助于降低成本,使更多的汽车能够配备这种电池技术。



  1. NMC 和 LFP 是汽车电动汽车电池的主要化学成分。NIO 是首家推出用于大规模生产的半固态电池的公司。

  2. 更多的主机厂 考虑在其汽车阵容中使用半固态电池。半固态电池汽车的价格将高于使用锂离子电池的汽车,这是因为续航里程增加了。

  3. 固态电池终于从高档汽车开始大规模应用。传统的锂离子电池仍用于低成本电动汽车。

  4. 半固态电池开始用于低成本电动汽车。固态电池更加普及。


你该如何应对?

建设

继续与主机厂 和电池供应商建立联盟和合资企业,开发新的可扩展模式。


理解

了解不同电池技术对现在/近期/远期电动汽车价格的影响,并据此规划车型规格和价位。


投资

如果想成为电动汽车领域的领导者,就必须投资于新型电池技术,而不仅限于半固态和固态电池。替代阳极和阴极材料也值得投资。


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