撰文|小魔
全固态电池作为电池领域的新秀，已经引起了能源行业各个角落的极大兴趣。
由于没有易燃的液体电解质（因此称为“固态”），这种电池跳过了传统锂离子电池的许多安全问题，而又不牺牲功率。
正是由于全固态电池具备的种种优点，在电动车行业，大部分车企与电池技术公司都把它看做是动力电池的最优解决方案。一些车企为了在未来十年的电动车激战中争取领先的筹码，甚至早已主动进驻入该领域进行探索研发。
作为积极探索全固态电池技术的车企中的一员，日产最近透露了他们的最新进展。
日产给自己的固态电池量产之路设立了三个比较重要的时间节点，第一个是在今年建立全固态电池的实验室级别可行性研究；随后其将于2024年在横滨设立固态电池生产线；2028年正式实现全固态电池装车。
全固态电池相比传统锂电池有着能量密度高、充放电速率高、循环寿命长、不易受温度影响等诸多好处，那么为什么包括日产在内的车企们没有在最初时就选择这个发展方向呢？
首先我们先来简单介绍下影响锂电池基本性能的两个重要因素。
其一，电池正负极作为锂离子的存储库，它储存锂离子的能力会直接影响到电池能量存储的高低；其二，正负极之间的电解质（用于保证阳极和阴极的稳定性）决定了锂离子移动速度的快慢，而这会影响整个电池的充电功率及充电时间。
为了拥有较高的离子移动速度，目前市场上电动车与混动车所使用的三元锂（NCM）与磷酸铁锂（LFP）电池，都使用的是液态的电解质，这种电解液中的主要成分为碳酸乙烯。
但碳酸乙烯本身为易燃物，并且研究人员发现在电解液中加入的碳酸乙烯越多，电池在充放电过程中负极生长的枝晶就会越多，不但会降低电池的能量储存能力，不断生长的枝晶还会刺穿正负极之间的隔膜造成短路，进而引发电池火灾，并产生有毒气体。
此外，电解质为液态的锂电池们对外界温度也很敏感。过低的温度下，电解液会变得黏稠，导致离子移动速度变慢，降低电池的放电能力，体现在电动车上就是冬季续航缩减，充电效率降低。
而太高的温度也不行，此时电解质会变得更活跃，正负极与电解质之间的化学反应平衡会被破坏，加速电池内的副反应，损害电池的循环寿命。
如果改为使用固态电解质，能够大大改善以上问题。但在早期的研究中，人们发现无论是采用聚合物或氧化物的固态电解质都不是太理想的选择。
前者的锂离子移动速度太慢，必须加热到60℃或85℃以上才能提升，如果用在汽车上就意味着车辆需要经常保持在充电和高温的状态下；后者离子移动速度虽然高于聚合物，但本身容易产生脆裂，对于制造电池来说加工难度太高，而且不容易制成大容量电芯，因此全固态电池技术在早期根本看不到实现商业价值的前景。
事实上，直到2011年研究人员发现硫化物固态电解质对于离子具有高传导性，才让固态电池真正有了实现商业价值的可能性。
确定硫化物就是最适合的固态电解质后，能够走向商业化的固态电池才显示出了更多优势。
除了能实现更高能量密度与更好的安全性外，由于这种电解质本身比液态更稳定，使得电池受到外界温度影响导致容量骤减的情况也会更小，也就是说电动车在冬季续航缩水或高温下过热造成电池性能下降这类的问题都能得到一定程度的改善。
而且由于硫化物作为固态电解质让材料间的副反应减少，对电池正负极材料的选择范围也得以扩大。
日产利用AI技术对众多材料进行选择，目标是选择能够成本最小化的正极材料。同时，它还使用了一些技术手段减少锂离子储存隔面的厚度，增加负极材料的锂离子储存量，来提升电池的能量密度。
目前，日产正在把降低材料成本与提升能量密度的工作两手同时抓，并且建立了一个每月可生产大约50个四层软包电池的小规模全固态电池实验室。
如果2028年全固态电池能顺利装车，日产认为其电动车的续航能够提升至2倍，充电时间缩减至原来的1/3，电池成本则可下降至75美元/kWh（据彭博新能源财经统计，2021年纯电动乘用车电池组价格为118美元/kWh时）。
通过不断创新，未来电池成本还将进一步降低至65美元/kWh，以实现电动车和燃油车的成本平价。
至于全固态电池会首先出现在哪些车上？日产考虑到其高能量密度的优势，会优先将这种电池搭载在大型电动车中，来改善因电池重量增加导致大型电动车续航里程减少的问题，之后随着成本的逐渐降低，再推广至小型车。
就像我们前文提到的，除了日产，主流车企几乎都有在全固态电池领域进行布局。
其中，日产选择与美国国家航空航天局合作来开发此项技术，并且宣布要在2028年装车；
大众则投资了固态电池初创公司QuantumScape来合作开发自己的全固态电池，其把固态电池的商业化时间定在了2025年；
丰田选择与松下合作，它的量产计划也定在了2025年左右；
宝马和福特都对SolidPower进行了投资，其中宝马给出的落地时间也是2025年；
本田和通用都与美国电动车电池研发公司SES达成了合作意向，但它们还没有给出具体的上市时间计划。
国内方面，虽然起步较晚，但比亚迪、北汽蓝谷等车企也都已经在全固态电池领域取得了一定进展。
鉴于固态电池在真正走向量产前还有不少技术难题需要攻克，量产装车也还需要一定时间，也有些车企也选择了“半固态”路线作为过渡。半固态电池的电解质中仍然使用了电解液，但其含量基本控制在5-10%左右。
虽然不能完全克服液态电解质锂电池的缺陷，但半固态技术能在一定程度上提升电池的能量密度与充电速度，且技术难度比起全固态电池要低很多，量产也更容易。
比如蔚来ET7(配置|询价)已经率先搭载了由孚能科技提供的半固态电池，支持超过1000公里的NEDC工况续航，表现明显要优于采用传统液态锂电池的同级车型。此外，据孚能科技表示，搭载其半固态电池的奔驰EQS(配置|询价)也已经在欧洲市场开始接受订单。
全固态电池虽然是大部分车企与电池制造商对下一代动力电池技术达成的共识，但真正走进商业化从目前车企与电池公司给出的时间节点来看，至少还需要5年。
其实对于用户来说，他们可能不太在乎自己的电动车会拥有怎样的电池技术，但他们肯定会在乎要花费比燃油车更贵的价格购买的电动车什么时候能真正能脱离续航与充电焦虑，在安全稳定性方面也不用再提心吊胆。
电动车以及动力电池之间的战争还没有定数，无论是半固态、全固态甚至是其他电池技术，只要哪家车企尽快用上手段达成用户的以上诉求，那么它的产品会受到市场追捧就是必然，甚至还可能会改变电动车行业的游戏规则，就看谁能抢先抵达这片电池技术的新高地了。【iDailycar】