【編者按】淺析電動汽車和動力電池技術(shù)發(fā)展趨勢鼓辈？

為了應(yīng)對“排放門”和全球各國日益嚴格的汽車排放法規(guī)要求孟抗，大眾汽車制定了“Together-Strategy 2025”策略震叮，并在2016年6月宣布：截至2025年將發(fā)布30款純電動汽車EV疫诽，并且銷量目標將達到200萬-300萬輛(占大眾所有車型銷量的20-25%)舅世，相當(dāng)激進的計劃。戴姆勒也宣布截至2022年將發(fā)布20款純電動汽車EV和插電式混合電動車PHEV(占總銷量25%)奇徒。寶馬也將截至2025年的電動汽車xEV的銷量比例設(shè)定在25%雏亚。特斯拉、通用摩钙、福特也宣布截至2020年將發(fā)布10-13款EV和PHEV罢低。隨著全球電動汽車的快速增長，電池制造商也在熱火朝天的擴產(chǎn)荚谢、改進鋰離子電池(LIB)性能和月。

對于電動汽車的普及，產(chǎn)業(yè)分析師們也難得的達成了非常一致的看法：不斷提高電池能量密度凯挟、功率密度逸铆、快充能力，同時還要不斷降低成本辱滤。在成本方面苦钱，大眾市場總監(jiān)Richardo Tomaz在采訪中說到：現(xiàn)在電芯成本到了1.5元/Wh左右的水平并不稀奇，因為Tesla(電池包：190USD/kWh)和GM(電芯：145USD/kWh)走得更快一步媳惦，成本甚至更低(盡管有評論懷疑是否是虧錢)滴图，大眾甚至制訂了更為激進的2020 成本目標(模塊及其制造成本：93USD/kWh)。

而在中國碎员，逐年退坡的補貼政策也把降成本的壓力轉(zhuǎn)嫁到了電池上灸室。在提高能量密度的同時，成本通常會增加倾圣，充電時間也會增加鹿鳖，這幾個參數(shù)之間看起來總是矛盾般的存在。例如壮莹，30kWh的日產(chǎn)聆風(fēng)在50kW快充模式充滿80%的電量需要30min不到(有網(wǎng)友報道二十多分鐘也能充到80%)翅帜，日產(chǎn)計劃通過提高充電電壓姻檀，從而把充電功率從50kW提高到150kW，但是即使這樣涝滴，充電也仍然需要20min左右绣版。當(dāng)然，我們看到現(xiàn)在歐洲也已經(jīng)在布局350kW的快充了歼疮，但是是否能快速的鋪開充電基礎(chǔ)設(shè)施還需要觀察杂抽。目前而言，跟加油時間相比韩脏，快充技術(shù)仍然是個影響電動車普及的重要因素之一缩麸。

下表列出了傳統(tǒng)汽油車、HEV赡矢、PHEV杭朱、EV、燃料電池車FCV 洁拓、天然氣汽車等的一些優(yōu)缺點窑笑，其中，EV在續(xù)駛里程簇抑、充電時間莹遍、成本三個方面的劣勢再目前還是大家比較關(guān)注的，PHEV枢蜗、FCV在成本上也是面臨挑戰(zhàn)陶啥。

作為下一代鋰離子電池技術(shù)，全固態(tài)鋰離子電池被寄予厚望箍颗，它具有更高的能量和功率密度眉剿，還具備快速充電特性，電解質(zhì)也不存在泄漏的隱患纲愁，被認為是應(yīng)用于電動汽車的有力競爭者团何。

下圖對比了幾種類型電池的能量、功率密度特性诫汇。從圖中可以看到司型，全固態(tài)電池在能量和功率特性上超過了如今的鋰離子電池。在能量特性方面稍遜于鋰硫電池爽篷、鎂離子電池和鋰空氣電池等新型電池悴晰。回顧固態(tài)電解質(zhì)的研究歷史逐工，多種電解質(zhì)材料都得到了廣泛的研究铡溪。在2011-2016期間，東京工業(yè)大學(xué)的Ryoji Kanno教授發(fā)現(xiàn)了鋰泪喊、鍺棕硫、磷髓涯、硫基超離子導(dǎo)體，它們作為固態(tài)電解質(zhì) 的離子導(dǎo)電率都超過液態(tài)電解液哈扮。2016年纬纪， Ryoji Kanno和豐田汽車的Yuki Kato博士等報道了新的超離子導(dǎo)體，實驗室的研究數(shù)據(jù)顯示：其中一種Li9.54Si1.74P1.44S11.7Cl0.3材料的離子導(dǎo)電率高達25mS/cm滑肉，另一種Li9.6P3S12材料也顯示出較高的電化學(xué)穩(wěn)定性(?0V vs.鋰)育八，試驗電池的工作溫度范圍很寬，在-30~100攝氏度之間赦邻，功率特性優(yōu)于液態(tài)電解液的電池，快充性能極好锉寿，達到18C轻樟，循環(huán)壽命在500次容量保持率為75%。當(dāng)然泣虚，這些實驗室的研究成果還需要投入很多進一步的研究才能達到產(chǎn)業(yè)化的階段舟门。

在科技轉(zhuǎn)化為商品的發(fā)展過程中，通常會用“魔鬼之河Devil's River”坠痒、“死亡之谷Valley of Death”和“達爾文海Darwin's sea”來形容從基礎(chǔ)研究锅星、產(chǎn)品開發(fā)和大規(guī)模商業(yè)化的幾個階段：

跨越魔鬼之河：需要克服基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究之間的困難和障礙

跨越死亡之谷：需要克服應(yīng)用研究和商業(yè)化的之間的困難和障礙

跨越達爾文海：需要克服產(chǎn)品化和商業(yè)化之間的困難和占該，或者尋找新的商業(yè)模式

下圖概括了鋰離子電池跨越上述三個階段的時間选阔，同時也對全固態(tài)電池的階段進行了預(yù)測家统。全固態(tài)電池的研究可以追溯到19世紀70年代，如今經(jīng)過40多年了坎扰，一些新的超離子導(dǎo)體逐步被發(fā)現(xiàn)曹均，這使得固態(tài)電池有機會逐漸從研究階段向產(chǎn)品開發(fā)階段推進變得有可能，這就可以看作是跨越了魔鬼之河物虑。當(dāng)很多人問到全固態(tài)電池什么時候可以實現(xiàn)商業(yè)化這個問題時纤悉，或許用這句話可以概括：它還需要穿越“死亡之谷”和“達爾文海”鲤遥。正如如今的鋰離子電池也是經(jīng)過十多年才跨越三個階段沐寺，而全固態(tài)電池或許還有更長的路要走完剩下的兩個階段，或許還需要10-20年盖奈？

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