固态电池有多乱?一度连“什么叫固态”都说不清

  这几天,你刷手机看新闻的时候可能频繁遇到一个词,固态电池。

  国家标准《电动汽车用固态电池第 1 部分:术语和分类》正式发布。

  由我国提出的国际标准提案《电动汽车驱动用二次锂离子电池固态电池应用指南、测试项目及条件》在国际电工委员会(IEC)成功立项。

  这两条新闻都和“固态电池”有关,显然这不是一个普通的新名词。但我们常见的电池不都是固态的吗?新闻里说的又是什么新东西?

  电池是固体,为什么还要固态电池?

  我们日常用的新能源车电池、手机里的电池、电瓶车的电池,看上去都是固体的。

  关键是电池里面的东西。

  上面提到的电池都是传统的锂电池,虽然含有很多固体成分,但都必须依靠里面的液态电解液传导锂离子才能工作

  但电解液也有麻烦。

  一是电解液不总是很稳定,随着使用时间变长,电解液会发生分解,电池内部也会出现越来越多的损耗,容量和性能随之下降;

  更重要的是安全性。电解液主要成分是锂盐和有机溶剂,容易燃烧,是电池热失控起火的主要诱因。飞机上起火的充电宝、新能源汽车发生的电池热失控,都与传统锂电池的安全风险有关。

  2013 年,全日空波音 787 因电池故障起火丨 wikimedia commons

  除了在飞机上限制携带充电宝、电瓶车禁入楼道这些防范措施,人们也一直在寻找降低电池安全风险的新办法。

  一段关于汽车电池在热失控时可以弹出的视频在网络热传,这也是一种办法,但不推荐丨红星新闻

  把部分或全部的电解液,换成安全可靠的固态的电解质,就是一种解题思路

  图丨新华网

  和传统锂电池中的电解液一样,固态电解质也能起到离子传输的作用,基本功能过关

  由陶瓷、玻璃或聚合物类材料做成的固态电解质,要么很难燃烧,要么压根不可燃,安全性上胜出

  而且理论上,固态电池还有更高能量密度的潜力,同样的电池体积下,可以储存更多能量,让汽车跑得更远,充电也更快。

  固态电池结构示意图丨 naradapower

  总之,如果这些技术优势最终都能实现,成熟的固态电池在很多方面都能吊打现在的锂电池。

  没有标准,固态电池市场有多乱?

  一个新东西、新概念刚诞生的时候,往往是最乱的时候,比如“量子阅读”“纳米内裤”“AI 算命”“元宇宙手游”。

  固态电池听着很完美,但目前的技术还没有完全成熟,仍有性能、成本、量产等方面的问题,真正的全固态电池也还没有大规模普及,这也给各种“野蛮生长”留下了空间。

  最常见的,就是“概念性”添加固态电解质

  这种手法在食品领域很常见,比如用两个指头捏了一点全麦面粉加进去,面包就变成了“全麦面包”;有的企业只在传统液态电池中加了一点固态电解质,就对外宣称使用了“固态电池”。

  为了打出差异化,也为了给不同程度的“固态化”找个名字,“半固态”“类固态”“准固态”等概念也被发明出来,就像各种"风味"食品一样用名称迷惑人。最终解释权都在企业,消费者迷糊,投资者也懵。

  “概念性”添加固体电解质,让固态电池市场鱼龙混杂丨图虫创意

  没有统一的测试方法,也给市场添乱

  我们买固态电池,无非就是看中性能和安全,但要判断性能和安全到底怎么样,最终还得看数据。问题是,不同机构的测试条件不一样,数据之间没有可比性,消费者根本不知道该信哪个。少数企业拿电池在实验室中获得的理想数据当做量产参数来宣传,作为消费者上哪儿说理去?

  不同企业间的数据无法直接比较丨图虫创意

  把视野放大到整个产业链,从电解质材料、电芯制造、安全测试、回收利用……都缺乏统一的术语、接口和规范,反过来又给固态电池的规模化添堵

  这两个标准做了啥?

  开头说的两个新闻,都和固态电池的标准有关。

  先说国家标准,做了两件事:什么叫固态电池,怎么测固态电池

  国家标准《电动汽车用固态电池第 1 部分:术语和分类》,首先解决的是定义问题:用可检测的量化指标划清边界,取消“半固态”“准固态”这类说法,明确只有满足电解液占比小于5%、120℃真空烘烤 6 小时失重率不多于 0.5%,才可以标注为固态电池

  后续配套的系列标准,还会覆盖固态电解质原材料、电芯制造,以及循环寿命、针刺、挤压、热失控等安全测试,让不同实验室、检测机构的结果更容易互相比较。

  刚立项的国际标准,作用又不太一样

  它可以帮助不同国家和地区采用更接近的产品评价规则,减少国际贸易中的技术壁垒。对国内企业来说,将来产品出海时,也少一道因为标准不同带来的障碍。

  标准发布后,谁会受影响?

  对行业来说,最直接的变化,是以后不能再各说各话了

  过去一家企业说自己做的是“固态电池”,另一家说自己做的是“半固态”,大家说的可能根本不是同一种东西。现在有了统一的定义和测试方法,企业到底用了多少固态电解质、性能和安全性怎么样,都有了可以对照的尺子。

  这对喜欢蹭“固态”概念的企业当然不是好消息,但对真正做技术的企业来说,长期反而是好事。材料、电芯、设备、整车等上下游有了统一标准,产品更容易比较和验证,行业也能少一些围绕概念的竞争,把精力放回技术和产品上。

  图丨图虫创意

  对消费者来说,变化也很简单:以后再看到“固态电池”四个字,至少有一把尺子可以拿出来量了

  不过,标准是底线,不是性能保证。符合标准,只能说明产品达到了规定要求,并不意味着它续航最长、充电最快,更不意味着它一定值得你多花钱。现在半固态电池已经有装车应用,但全固态电池距离大规模量产还有距离,所以暂时没必要为了“固态”两个字支付过高溢价

  一把尺子,还不是终点

  标准解决的是“大家拿什么尺子量”的问题,但尺子本身不会让电池变得更好。

  固态电池最终能不能大规模应用,还得看技术能不能突破、成本能不能降下来,以及市场需求如何。

  所以,看到“固态电池”时,先别激动,看看它到底是什么,再看看它到底能做到什么。

  作者:蓝巾

  编辑:李小葵