全球观焦点：飞机上都能用！黑科技电池将量产 干掉有车不是梦？

其实按理说，这个不算是很新的新闻了，在上海车展前夕，国内最大（也是全球最大）车用动力电池企业宁德时代召开了一场发布会，发布了一项名为“凝聚态电池”的新技术。这场发布会很长，但从头到尾几乎都在说车轱辘话，有用的信息只有3句：第一，这个新的凝聚态电池能量密度惊人，高达500Wh/kg，差不多是现在能量密度最高的NCM811电芯的一倍还多。第二，这个新电池非常安全，以致于宁德时代打算把这种电池用在民航客机上。第三，这个新电池可以代表未来的电池新技术。

所以，这个所谓的凝聚态电池到底是啥？这种电池对于我们普通消费者来说，到底有多大意义？

是的，小标题已经直接点明了这个凝聚态电池的本质：半固态电池。啥叫半固态电池？固态电池里的这个“固态”到底是啥意思？为什么这个新电池能量密度这么高？为什么它能量密度惊人的同时还可以确保安全性？

(资料图片)

先别急，只要大家明白半固态电池的结构，以及“凝聚态”这三个字的内涵，上述所有问题就都明白了。我们常见的所有类型的锂电池，不管是用在车上还是其他地方的，不管是三元锂、磷酸铁锂还是钠电池，它们的结构都是一样的：一个电池壳体包裹着一个正极一个负极，中间灌满了导电性很强的液体电解液，在正负极中间有一块很薄很薄的薄膜，称为ATL膜，是用于分隔正极和负极的。电子通过电解液这个介质，在正负极之间移动，这就构成了一个锂电池的充电和放电。这种结构的锂电池，统称液态锂电池。这个结构在我们以往的多篇科普类文章中，已经给大家介绍过了。

现在锂电池的很多问题，不管是能量密度上不去，安全性差，容易烧容易炸，又或者是重量过大之类的，其实液态电解液的负面影响很大很大，所以一直以来，人类科学家们都在寻找着能代替液态电解液的固体材质。在理论上，使用导电率能达到或超过液体的全固体电解质材料制造的电池，称为固态电池。

固态电池我们之前也有一些介绍，是一种划时代的，革命性的技术，能量密度高到离谱，充电速度放点速度奇快无比，安全性极高，哪怕在它旁边绑个炸弹引爆它都不会炸，体型小重量轻，可谓是人类理想中的，电池该有的样子。但实话说，现在以人类的材料科学能力，造出上述这种全固态电池没问题，但目前还没有大规模量产的能力，主要原因就在这个全固态电解质上。

这种全固态电解质最大的难题其实有两个：怎么能让固态物达到甚至超过液体的导电率，以及如何能让这种材料在承载大电能通过时，自身不会出现严重发热。以目前的材料技术，普通的复合材料是做不到这两点的，能做到这个要求的，要么采用带有超导材料的复合金属，要么研发出一种复合物，能达到上面这两点。但不管怎样，全固态电池目前要实现理想中的物理性能，都需要超导材料，而超导材料，非常，非常贵。

所以这其实就是全固态电池短时间内难以大规模商业化应用的原因。那宁德时代的半固态是怎么回事？他们做的，其实是把液态电解质，换成了一种名为凝胶聚合物电解质的东西。这种东西属于复合型胶状物，其实不是什么新鲜玩意了，1994年美国的Bellcore公司就已经在实验室中研发出了这种东西，但长期以来，凝胶电解质面临的最大的问题是电子载流率过低，只是液态电解质的几十分之一，所以一直以来这种东西都没法用在电池上。

直到前几年，我国的科学家在凝胶聚合物电解质的一些关键研究上取得了很多突破，基本上解决了这种凝胶物的电子载流率问题，到了2022年底，这种东西的电子载流率已经和现在常见的纯水等液态电解质基本差不多了（还是会稍微差点）。所以这也就有了2023年宁德时代把基于这种胶合物电解质的新型电芯的商业化量产。

所以说白了，这其实不是宁德时代一家的功劳，这是我国在材料科技上的进步带来的必然商业化结果，宁德时代凭借着体量优势，首先商业化了这项技术。接下来，中航锂电、蜂巢等其他电池巨头也必然会跟进（这项技术不是哪个厂家独占的专利），国产电池厂家预计在2023-2024年，就会大规模上马这种新型电芯。而LG化学，松下电池这些国外电池巨头，最晚在2024年就一定也会全面跟进。

意义可大了！首先，大家估计都听烦了各种电池厂家吹嘘自己的新电池如何这般安全，但正如我们前文说的，再安全的电池，本质上还是液态电池，液态电池“娘胎里带出来的毛病”一个都不会少，这不是改个正极材料，改改负极材料配比，或者把电解液配方换一换就能彻底解决的。所以只要车子用的还是液态电池，安全性、能量密度这些老大难问题就不可能有彻底的解决。

但现在无论是宁王的凝聚态，还是其他电池厂家接下来一定会推出的各类，采用这种凝胶电解质的新电池，它在本质上真正解决了液态电池的先天不足，它是真的可以做到比现在高出一倍的能量密度，它也真的可以做到比刀片电池还强的安全性。这一切都代表着，最早2023年底，或者2024年，我们就能看到搭载这类新型电池的量产车的上市。

换句话说在2024-2025年左右，我们会看到纯电动车的续航相比现在有飞跃式的提升，而且这种新型电池可以承受更高的充电功率，这也意味着只要基建跟得上，24-25年的纯电动车充电会比现在快上不少，而且整台车会更安全，使用寿命更长。这都是可以期待的。

所以这对于我们消费者来说，是天大的好事。但大家可能会期待，在未来一两年内看到搭载这类电池的，定价实惠续航充实的电车上市。这个吧，得两看。首先，这两年看到搭载新电池的量产车，这是必然的，但是！这种新技术目前成本还相当高，有业内人士表态，单是这种新型的凝胶电解质的出货价格，就要比普通的液态电解质高出近10倍，尽管最终反映到电池本身的成本不可能有这么夸张，但新电池比现在的传统电池贵得多是必然的。

综合来看，未来很可能在相当一段时间（3-4年）内，这种电池仍然只可能出现在定价较高的车型上，销量最大的，定价在10-20万左右的走量纯电车，极大概率用的还是传统电池。要等到这种电池下放到走量车上，那得是差不多四五年后的事情。

但现在也有报告指出，全固态电池最早会在2024年底大规模商业化应用，而且现在我国好几个研究所，已经解决了全固态电解质必须依赖超导材料的问题，甚至已经有研究团队在研究，怎么能让全固态电解质在完全不使用稀土的前提下，获得和现在的全固态电解质相近的物理性能了。

这也就意味着，全固态电池如果真能解决“必须得用超导或稀土”的问题，全固态电池的成本下降速度，会远远快于半固态电池。所以，没准我们能看到，半固态电池还没下放到普通纯电车之前，就已经被全固态电池“抢先一步”？

对此我们只能说：中国材料技术科学家们，请继续加油！千万人的未来用车体验，就指望你们了！