【導讀】在(zai)新(xin)冠(guan)大(da)流(liu)行(xing)背(bei)景(jing)下(xia)，汽(qi)車(che)市(shi)場(chang)整(zheng)體(ti)表(biao)現(xian)出(chu)萎(wei)靡(mi)態(tai)勢(shi)。然(ran)而(er)

，全(quan)球(qiu)各(ge)個(ge)市(shi)場(chang)的(de)新(xin)能(neng)源(yuan)汽(qi)車(che)銷(xiao)量(liang)卻(que)持(chi)續(xu)呈(cheng)指(zhi)數(shu)式(shi)增(zeng)長(chang)，其(qi)中(zhong)歐(ou)洲(zhou)和(he)中(zhong)國(guo)引(yin)領(ling)全(quan)球(qiu)市(shi)場(chang)，2020年新車注冊量分別高達140萬輛和110萬輛。歐洲新能源汽車的市場份額同樣未受疫情影響，純電動汽車（BEV）
、插電式混合動力汽車（PHEV）和燃料電池電動汽車（FCEV）占據了歐洲汽車銷量的10%。與此同時，隨著全球需求和供應的增長，新能源汽車的成本正在降低。

圖源：kkssr/Shutterstock.com

在關係到新能源汽車何時得到大規模應用的各個方麵中，成本限製因素即將占據主導地位。對於FCEV而言，如果氫氣成本能夠從目前的6.50美元/千克降至1.50美元/千克
，那麼就可以顯著促進這項技術得到應用；而BEV和PHEV的普及則與動力電池組的成本息息相關，畢竟它至少占據了整車總成本的30%。不過，在汽車需求量呈指數式增長的同時，每千瓦時（kWh）電池容量的成本也在指數式降低，2020年末已低至137美元/千瓦時。根據BloombergNEF估計
，當這一數值降至100美元/千瓦時後，新能源汽車的成本將與汽油車持平。

雖然HCEV和BEV孰shu優you孰shu劣lie的de爭zheng論lun遠yuan未wei終zhong結jie，但dan後hou者zhe極ji有you可ke能neng率lv先xian取qu得de市shi場chang主zhu導dao地di位wei，畢bi竟jing大da多duo數shu人ren所suo需xu的de小xiao型xing汽qi車che並bing不bu需xu要yao容rong量liang大da到dao能neng夠gou驅qu動dong重zhong型xing卡ka車che的de電dian池chi。然ran而er
，即ji便bian在zai電dian池chi這zhe個ge細xi分fen領ling域yu中zhong，也ye不bu存cun在zai明ming確que的de最zui佳jia技ji術shu路lu線xian。盡jin管guan鋰li離li子zi（Li-ion）電池占據著市場主導地位
，但這並不妨礙其他電池化學技術的存在，它們在技術層麵上甚至可能比鋰離子電池更優秀。

現在，鋰離子電池的成本優化空間收縮殆盡

，這正是其他電池化學技術實現創新發展、奪(duo)取(qu)市(shi)場(chang)份(fen)額(e)的(de)一(yi)大(da)機(ji)遇(yu)，其(qi)中(zhong)的(de)固(gu)態(tai)電(dian)池(chi)更(geng)是(shi)有(you)望(wang)成(cheng)為(wei)汽(qi)車(che)動(dong)力(li)電(dian)池(chi)的(de)主(zhu)流(liu)技(ji)術(shu)路(lu)線(xian)。本(ben)文(wen)將(jiang)對(dui)固(gu)態(tai)電(dian)池(chi)技(ji)術(shu)進(jin)行(xing)介(jie)紹(shao)，並(bing)將(jiang)其(qi)與(yu)當(dang)今(jin)市(shi)場(chang)上(shang)的(de)其(qi)他(ta)主(zhu)流(liu)技(ji)術(shu)進(jin)行(xing)比(bi)較(jiao)。

鋰離子電池和其他主流技術

目mu前qian

，大da多duo數shu汽qi車che動dong力li電dian池chi都dou采cai用yong液ye態tai的de鋰li離li子zi電dian池chi技ji術shu，通tong過guo鋰li離li子zi在zai電dian極ji之zhi間jian遊you走zou來lai實shi現xian充chong電dian和he放fang電dian。和he手shou機ji電dian池chi相xiang比bi，汽qi車che動dong力li電dian池chi的de規gui模mo要yao大da得de多duo
，鋰li的de使shi用yong量liang可ke達da前qian者zhe的de10000bei
，zhedadatigaoledianchixingyeduilidexuqiuliang，shenzhituigaolelidejiage。raner
，lilizidianchibingfeishiquanshimei
，yinerdianchizhizaoshangyezaiqitajishushangyousuotouru，zhexiejishubaokuonieqing（NMH）電池、鉛酸電池
、超級電容和固態電池。

鋰離子電池

新xin能neng源yuan汽qi車che製zhi造zao商shang青qing睞lai鋰li離li子zi電dian池chi技ji術shu的de主zhu要yao原yuan因yin之zhi一yi，在zai於yu它ta具ju有you較jiao高gao的de功gong率lv質zhi量liang比bi。沉chen重zhong的de組zu件jian會hui顯xian著zhu降jiang低di續xu航hang能neng力li

，因yin為wei在zai每mei次ci充chong滿man電dian後hou，都dou會hui有you太tai多duo的de能neng量liang消xiao耗hao在zai啟qi動dong和he停ting止zhi車che輛liang上shang，而er不bu是shi讓rang車che輛liang開kai出chu更geng遠yuan的de距ju離li。此ci外wai，鋰li離li子zi電dian池chi具ju有you很hen高gao的de能neng量liang密mi度du，在zai較jiao高gao溫wen度du下xia的de性xing能neng也ye好hao於yu其qi他ta技ji術shu。鋰li離li子zi電dian池chi之zhi所suo以yi在zai消xiao費fei電dian子zi行xing業ye得de到dao廣guang泛fan應ying用yong，一yi部bu分fen原yuan因yin也ye是shi出chu於yu其qi高gao能neng量liang密mi度du。

電dian子zi產chan品pin發fa展zhan至zhi今jin
，尺chi寸cun越yue來lai越yue小xiao

，同tong時shi消xiao費fei者zhe也ye希xi望wang每mei次ci充chong電dian後hou能neng使shi用yong更geng長chang時shi間jian
，這zhe就jiu推tui動dong著zhe電dian池chi能neng量liang密mi度du不bu斷duan提ti高gao。現xian在zai
，鋰li離li子zi電dian池chi的de能neng量liang密mi度du可ke達da鎳nie氫qing電dian池chi和he鉛qian酸suan電dian池chi的de2.5倍以上。此外，鋰離子電池是可回收的，這使之成為注重環保的消費者的理想選擇。

鋰離子電池由以下部分組成：

●    陰極：由鈷
、鎳或錳製成
，決定了電池的容量和電壓

●    陽極：由石墨或矽製成
，使電流能夠流經外部電路

●    電解液：含有鹽類和其他添加劑，將離子從陰極轉移到陽極
，這就是“鋰離子”電池的名稱由來（鋰以負離子的形式攜帶電子移動）

●    隔膜：防止陽極和陰極之間直接接觸

雖sui然ran鋰li離li子zi電dian池chi是shi一yi種zhong成cheng本ben較jiao低di並bing且qie具ju有you技ji術shu優you勢shi的de解jie決jue方fang案an，但dan在zai需xu求qiu量liang暴bao增zeng，並bing且qie原yuan材cai料liao價jia格ge受shou通tong貨huo膨peng脹zhang影ying響xiang的de情qing況kuang下xia，其qi成cheng本ben呈cheng上shang升sheng趨qu勢shi
，價jia格ge難nan以yi降jiang低di。此ci外wai

，它ta在zai溫wen度du變bian化hua過guo大da或huo發fa生sheng劇ju烈lie撞zhuang擊ji時shi存cun在zai鼓gu包bao的de風feng險xian；youyucaiyongyetaidianjiezhi，zaiqiangliezhuangjixiakenenghuixielou。erqie
，lishiyizhongjianjinshu，huaxuexingzhifeichanghuopo，bingqiegaoduyiran，zheyoushiyicengxuyaoxiaochudezhongdabuanquanyinsu。

鎳氫（NMH）電池

鋰離子電池已成為純電動汽車（AEV）的標配，而鎳氫電池則更適合用於混合動力汽車（HEV）和插電式混合動力汽車（PHEV）。suirannieqingdianchideshoumingbililizidianchihuoqiansuandianchigengchang，dantadehuaxuexingzhiyedailailemingxiandequedian。yulilizidianchixiangbi，nieqingdianchidejiagegengdi
，danzaibushiyongshidezifangdianlvjiaogao
，erqiezaijiaogaowenduxiagongzuoshihuichanshengdaliangreliang。zhezhongguodufarehuijiangdixuhangnengli，suoduanshiyongshouming。zhezhongjishuhaicunzaiqingliushidefengxian，zheshizhizaoshanghexiaofeizhedoubixujiancehekongzhide。

鉛酸電池

在zai液ye態tai電dian池chi中zhong

，鉛qian酸suan電dian池chi的de技ji術shu性xing能neng最zui接jie近jin鋰li離li子zi電dian池chi，但dan通tong常chang它ta隻zhi用yong作zuo研yan究jiu用yong途tu或huo權quan宜yi之zhi計ji。此ci類lei電dian池chi的de低di溫wen性xing能neng不bu佳jia，難nan以yi在zai全quan球qiu各ge類lei氣qi候hou條tiao件jian下xia推tui廣guang，使shi用yong壽shou命ming也ye較jiao短duan。消xiao費fei者zhe當dang然ran不bu希xi望wang以yi高gao於yu預yu期qi的de速su度du消xiao耗hao掉diao整zheng車che30%的成本，但這項技術仍然提供了一種安全、廉價
、成熟的（短期）補充解決方案。

超級電容

與(yu)鉛(qian)酸(suan)電(dian)池(chi)一(yi)樣(yang)

，超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)也(ye)是(shi)儲(chu)能(neng)的(de)次(ci)要(yao)選(xuan)擇(ze)。不(bu)過(guo)


，它(ta)們(men)的(de)主(zhu)要(yao)區(qu)別(bie)在(zai)於(yu)後(hou)者(zhe)能(neng)夠(gou)幫(bang)助(zhu)電(dian)池(chi)平(ping)衡(heng)負(fu)載(zai)，在(zai)需(xu)要(yao)時(shi)吸(xi)收(shou)多(duo)餘(yu)的(de)能(neng)量(liang)或(huo)提(ti)供(gong)能(neng)量(liang)。這(zhe)種(zhong)靈(ling)活(huo)性(xing)對(dui)於(yu)二(er)次(ci)儲(chu)能(neng)電(dian)源(yuan)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)。

在純電動汽車應用中比較鋰離子和固態電解質

從上述比較中，不難看出液態電解質方案的贏家依然是鋰離子電池。但這並不是最終的結果
；rushangsuoshu，lilizihenrongyiyinxuqiujizengerdaozhichengbenshangsheng，bingqieyiranyetiqihuoyeshiyigeyoudaigaishandewenti。anquanshidiandongqichejifagongzhongxinxindezuiguanjianchenggongbiaozhunzhiyi
，ruguoyixiangxinjishuyouwangjiaqianganquangongneng，xingyeheanquanjianguanjigouyidinghuibiaoshihuanying。

固態電池（由鋰金屬組成）就(jiu)解(jie)決(jue)了(le)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)最(zui)緊(jin)迫(po)的(de)安(an)全(quan)挑(tiao)戰(zhan)。它(ta)們(men)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)更(geng)高(gao)，能(neng)量(liang)密(mi)度(du)也(ye)比(bi)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)更(geng)高(gao)，可(ke)燃(ran)性(xing)更(geng)低(di)。此(ci)外(wai)

，固(gu)態(tai)的(de)電(dian)解(jie)質(zhi)材(cai)料(liao)改(gai)善(shan)並(bing)延(yan)長(chang)了(le)動(dong)力(li)電(dian)池(chi)的(de)續(xu)航(hang)能(neng)力(li)
，充(chong)電(dian)更(geng)快(kuai)，並(bing)且(qie)可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)現(xian)成(cheng)材(cai)料(liao)製(zhi)造(zao)。

推廣應用麵臨的阻礙

固gu態tai電dian池chi是shi汽qi車che動dong力li電dian池chi的de未wei來lai。然ran而er

，要yao想xiang大da規gui模mo采cai用yong這zhe項xiang技ji術shu，電dian池chi廠chang商shang依yi然ran需xu要yao解jie決jue一yi係xi列lie問wen題ti。目mu前qian固gu態tai電dian池chi尚shang缺que乏fa大da批pi量liang生sheng產chan所suo需xu的de資zi本ben投tou入ru，開kai發fa成cheng本ben相xiang對dui較jiao高gao

，因yin而er通tong過guo降jiang低di成cheng本ben來lai鼓gu勵li消xiao費fei者zhe購gou買mai采cai用yong固gu態tai電dian池chi的de汽qi車che，就jiu成cheng為wei了le一yi件jian至zhi關guan重zhong要yao的de事shi情qing。

固態鋰電解質材料可能會存在間隙，這一問題在BEV應用中會降低電池的性能和使用壽命。此外，固態電池還存在容易開裂的問題，並且要獲得最佳性能的話，最好在華氏140度（60攝氏度）下充電。

與yu任ren何he正zheng在zai開kai發fa的de材cai料liao一yi樣yang

，固gu態tai電dian池chi製zhi造zao過guo程cheng的de效xiao率lv是shi一yi項xiang關guan鍵jian要yao素su。迄qi今jin為wei止zhi
，固gu態tai汽qi車che動dong力li電dian池chi尚shang未wei實shi現xian量liang產chan

，製zhi造zao商shang也ye缺que乏fa有you關guan固gu態tai電dian解jie質zhi材cai料liao的de經jing驗yan，因yin而er勢shi必bi會hui在zai製zhi造zao過guo程cheng中zhong遇yu到dao各ge種zhong挑tiao戰zhan，這zhe會hui顯xian著zhu阻zu礙ai這zhe項xiang技ji術shu得de到dao大da規gui模mo運yun用yong。如ru果guo發fa生sheng製zhi造zao問wen題ti

，還hai可ke能neng導dao致zhi動dong力li電dian池chi製zhi造zao工gong廠chang關guan閉bi，致zhi使shi大da量liang公gong眾zhong無wu法fa及ji時shi體ti驗yan到dao新xin電dian池chi
，進jin而er使shi消xiao費fei者zhe信xin心xin大da減jian。

congzijinjiaodulaikan
，youcheqizishenlaiquebaomuqiandetouzi，youzhuyutigaoshichangshanggutaidianchijishudecaiyonglv，xiyingengduoxiaofeizhe。ciwai，henduoqiyedouxiangzheyijishutouruleshuyimeiyuandezijin，qiwangnenggouzhaodaogenghaodelilizidianchijiejuefangan
，bingjiangdigutaidianchidezhizaochengben。

結語

jianyugutaidianchijuyouxianzhuyoushi，xuduozhuliucheqizhengjiangqizhanlvezhuanxiangzhezhongleixingdedianchi。zaiweilaidexinnengyuanqichezhong
，gutaidianchijishuyouwangchengweibiaopei。genjufengtianxuanbudejihua，dao2030年，該公司向固態電池技術投入的資金將達到135億美元；此外，包括大眾
、福特、寶馬在內的一眾主機廠也正致力於在未來數年內讓新能源汽車用上固態電池。

雖sui然ran固gu態tai電dian池chi技ji術shu有you其qi自zi身shen的de挑tiao戰zhan
，但dan它ta確que實shi解jie決jue了le液ye態tai電dian池chi的de易yi燃ran性xing和he安an全quan性xing問wen題ti，並bing且qie充chong電dian速su度du更geng快kuai，行xing駛shi裏li程cheng更geng長chang。隻zhi要yao資zi本ben設she備bei到dao位wei，進jin而er提ti升sheng電dian池chi供gong應ying量liang

，就jiu可ke以yi讓rang市shi場chang平ping穩wen地di從cong液ye態tai電dian池chi過guo渡du到dao固gu態tai電dian池chi。行xing業ye和he消xiao費fei者zhe都dou將jiang從cong這zhe一yi轉zhuan變bian中zhong受shou益yi。

來源：貿澤電子

，原創：Adam Kimmel  

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