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近日,我國(guó)固態(tài)金屬鋰電池重要技術(shù)突破的消息引爆了業(yè)界,并將進(jìn)入量產(chǎn)階段,這將對(duì)新能源汽車(chē)的發(fā)展產(chǎn)生重要影響,同時(shí)將推動(dòng)物流的綠色化,更將引起物流裝備的重大變革。
一、技術(shù)突破,產(chǎn)業(yè)浪潮將至
我國(guó)依托液態(tài)鋰離子電池,已構(gòu)建了全球領(lǐng)先的新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)體系,但現(xiàn)有的鋰離子電池采用了易燃的液態(tài)電解質(zhì),難以滿足電動(dòng)汽車(chē)、物流等智能終端對(duì)高能量密度、高安全性的迫切需求。
毫不隱晦地說(shuō),固態(tài)電池已成為國(guó)家戰(zhàn)略級(jí)押注,頂層設(shè)計(jì)直接將全固態(tài)電池定位在卡脖子技術(shù)攻堅(jiān)C位,政策全力以赴地支持。工信部從《新型儲(chǔ)能制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展行動(dòng)方案》到《2025年工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要點(diǎn)》,再到《電子信息制造業(yè)穩(wěn)增長(zhǎng)行動(dòng)方案》,無(wú)不把固態(tài)電池放在首位。
作為下一代動(dòng)力電池技術(shù)的核心方向,鋰電皇冠上的明珠,固態(tài)電池已然成為新能源領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn),方向性與趨勢(shì)性明確。我國(guó)已實(shí)現(xiàn)?半固態(tài)電池規(guī)?;b車(chē)?,技術(shù)成熟度領(lǐng)先全球,在固態(tài)電池技術(shù)正處于半固態(tài)電池商業(yè)化加速、全固態(tài)電池核心技術(shù)突破的關(guān)鍵階段,中科院物理研究所研究員黃學(xué)杰團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種新型電解質(zhì)材料,在固態(tài)電池上取得了技術(shù)顛覆突破。
我們知道,固態(tài)電池用固態(tài)電解質(zhì)替代液態(tài)體系,雖解決了安全性等問(wèn)題,卻面臨新的難題——固態(tài)電極與電解質(zhì)之間的接觸縫隙,導(dǎo)致鋰離子傳輸受阻,嚴(yán)重影響電池性能。
中科院物理研究所黃學(xué)杰團(tuán)隊(duì)研發(fā)的陰離子調(diào)控技術(shù),以碘離子構(gòu)建"自修復(fù)"界面,徹底破解了全固態(tài)金屬鋰電池的界面接觸難題,為解決固態(tài)電池界面阻抗大、離子傳輸效率低的關(guān)鍵難題提供了新路徑,使固態(tài)電池傳導(dǎo)不暢的核心難點(diǎn)得了決定性突破。
這國(guó)際上首次報(bào)道的“零外壓硫化物電解質(zhì)全固態(tài)鋰金屬電池”,為解決固態(tài)鋰電池界面難題提供了一種可量產(chǎn)的技術(shù)方案。通過(guò)分子層面的創(chuàng)新設(shè)計(jì),破解了固態(tài)電池實(shí)用化的核心瓶頸,不僅為動(dòng)力電池技術(shù)帶來(lái)顛覆性變革,更有望推動(dòng)中國(guó)在全球新能源產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中實(shí)現(xiàn)從 “并跑” 到 “領(lǐng)跑” 的關(guān)鍵跨越。
在政策紅利下,科研人員的努力下,固態(tài)電池的黃金時(shí)代真的來(lái)了,制約著固態(tài)電池商用的最大阻力已經(jīng)消除,一場(chǎng)席卷新能源行業(yè)的顛覆性變革正在加速到來(lái),
在技術(shù)突破之后,可想而知是產(chǎn)業(yè)風(fēng)暴。
固態(tài)電池將開(kāi)啟電池技術(shù)革命的下一個(gè)黃金十年,產(chǎn)業(yè)化浪潮已至。中國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì)在2025年5月推出了全球首個(gè)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)(《全固態(tài)電池判定方法T/CSAE 268-2024》),首次明確了全固態(tài)電池的定義,解決了行業(yè)面臨的界定模糊、測(cè)試方法缺失等問(wèn)題,為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了重要指引。
而中國(guó)科學(xué)院金屬研究所科研團(tuán)隊(duì)在固態(tài)鋰電池領(lǐng)域取得突破,與現(xiàn)有產(chǎn)線兼容性較高,因此,技術(shù)突破正推動(dòng)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)入加速建設(shè)期。不僅是固態(tài)電池實(shí)用化的“鑰匙”,更是中國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展的 “跳板”,是推進(jìn)全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的一個(gè)重要里程碑。
從實(shí)驗(yàn)室里的分子設(shè)計(jì),到產(chǎn)線上的批量生產(chǎn),再到馬路上的千公里續(xù)航電動(dòng)車(chē),碘離子界面技術(shù)正讓全固態(tài)電池從"技術(shù)概念"變?yōu)?quot;實(shí)用產(chǎn)品"。固態(tài)電池已成為全球新能源產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的戰(zhàn)略制高點(diǎn),中國(guó)正憑借 “技術(shù)儲(chǔ)備、產(chǎn)業(yè)鏈完整度、政策支持” 三重優(yōu)勢(shì)搶占先機(jī)。
總之,固態(tài)電池以其“高安全、高能量密度、長(zhǎng)壽命”的顛覆性優(yōu)勢(shì),精準(zhǔn)解決傳統(tǒng)液態(tài)電池的核心痛點(diǎn),我國(guó)正在開(kāi)啟電池技術(shù)的“固態(tài)時(shí)代”。
二、引爆物流,行業(yè)變革到來(lái)
固態(tài)電解質(zhì)和金屬鋰電極之間必須緊密接觸,傳統(tǒng)是依靠外部施壓來(lái)解決界面接觸問(wèn)題,這就導(dǎo)致電池“又大又重”,制約了其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。黃學(xué)杰團(tuán)隊(duì)通過(guò)在電解質(zhì)里加入碘離子,在電場(chǎng)的作用下,碘離子可以在電極界面形成一層富碘界面,該界面會(huì)主動(dòng)吸引鋰離子,自動(dòng)填充縫隙和孔洞,實(shí)現(xiàn)固態(tài)電解質(zhì)和金屬鋰電極的緊密接觸,使其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用向前推進(jìn)了一大步。
毫不夸張,固態(tài)電池,將顛覆傳統(tǒng),重塑能源世界,同時(shí)將引爆多個(gè)行業(yè)的革命,而物流行業(yè),作為其應(yīng)用落地的核心賽道,影響是全方位的,深遠(yuǎn)的,變革性的,它將對(duì)物流進(jìn)行全場(chǎng)景賦能,必將推動(dòng)智能物流邁向“智能高效”的新征程,同時(shí),物流企業(yè)也需提前布局,適應(yīng)電池技術(shù)變革帶來(lái)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。
固態(tài)電池的在物流業(yè)界的實(shí)用化,絕非單一產(chǎn)品的升級(jí),而是對(duì)整個(gè)物流產(chǎn)業(yè)鏈的系統(tǒng)性重塑,其影響已延伸物流細(xì)分賽道幾乎所有領(lǐng)域。固態(tài)電池的性能優(yōu)勢(shì)使不僅是傳統(tǒng)電池領(lǐng)域的“升級(jí)版”,更成為低空經(jīng)濟(jì)、人形機(jī)器人等新興產(chǎn)業(yè)的“剛需技術(shù)”,因此,固態(tài)電池正在重構(gòu)物流應(yīng)用的底層邏輯——解決長(zhǎng)續(xù)航、多循環(huán)和微型化需求,增強(qiáng)載重能力,拓展應(yīng)用場(chǎng)景,將成為物流產(chǎn)業(yè)升級(jí)的重要基石。這里,我們從以下幾個(gè)方面說(shuō)起:
1、物流運(yùn)輸
運(yùn)輸在物流成本中占大頭,也是物流低碳化最大難點(diǎn),新能源車(chē)是根本出路,然而,當(dāng)前的液態(tài)電池新能源車(chē)在續(xù)航上不能滿足長(zhǎng)距離的要求,在安全上更是保障性不強(qiáng),易起火是致命的缺陷。
固態(tài)電池在安全性、續(xù)航、壽命、環(huán)境適應(yīng)性等方面的優(yōu)勢(shì),與物流運(yùn)輸車(chē)“高安全、高效率、低成本、廣場(chǎng)景”的產(chǎn)業(yè)運(yùn)營(yíng)需求高度匹配。固態(tài)電池,直擊目前新能源汽車(chē)的 “續(xù)航焦慮”“充電等待”“安全隱患” 三大痛點(diǎn)。
固態(tài)電池將顛覆現(xiàn)有的電池體系,成為推動(dòng)新能源物流車(chē)轉(zhuǎn)型的重要力量,被視為“電池終極解決方案”,不僅燃油車(chē)或迎來(lái)最后的倒計(jì)時(shí)。就是液態(tài)電池新能車(chē)也將遭到淘汰。
續(xù)航能力
當(dāng)前的物流從業(yè)者,為什么在選擇新能源車(chē)時(shí)有所猶豫,關(guān)鍵在于續(xù)航里程太短,而充電時(shí)間有太長(zhǎng),比燃油車(chē)優(yōu)勢(shì)不明顯,特別是長(zhǎng)途運(yùn)輸。固態(tài)電池的推出,解決了新能源車(chē)的里程焦慮。
全固態(tài)電池能量密度可以達(dá)500Wh/kg,同等重量下電量大幅提升,使物流車(chē)輛續(xù)航突破1000公里甚至達(dá)1500公里,充電時(shí)間縮短至9分鐘以內(nèi),減少中途充電次數(shù),提高運(yùn)輸效率,尤其適用于長(zhǎng)途干線物流。
固態(tài)電解質(zhì)的離子傳導(dǎo)路徑更穩(wěn)定,不易因高電流密度產(chǎn)生副反應(yīng)(如液態(tài)電解液的分解),可支持更高的充電倍率,而固態(tài)電池支持超快充技術(shù),與加一次油的時(shí)間差不多,提升了新能源車(chē)在途時(shí)間,即使長(zhǎng)期高頻次快充,固態(tài)電池的容量衰減也比液態(tài)電池慢,更為緊湊的電池設(shè)計(jì),也使得電池循環(huán)使用壽命大幅改善。
安全性
某品牌新能源車(chē)出車(chē)禍自燃的新聞,使其品牌美譽(yù)度大受影響,也使人們對(duì)液態(tài)電池的安全性提出質(zhì)疑,而固態(tài)電池使自燃成為歷史——電動(dòng)汽車(chē)在高速行駛中突然起火,這些困擾我們多年的電池安全隱患,終于在固態(tài)電池技術(shù)突破的曙光中看到了解決的希望。
《電動(dòng)汽車(chē)用動(dòng)力蓄電池安全要求》首次將“不起火、不爆炸”設(shè)為強(qiáng)制要求并將于2026年7月正式實(shí)施,固態(tài)電池憑借其卓越的安全性和能量密度方面的優(yōu)勢(shì),未來(lái)絕對(duì)是電動(dòng)汽車(chē)的主流。
其實(shí)固態(tài)電池的工作原理與傳統(tǒng)鋰離子電池類(lèi)似,但使用固體電解質(zhì)而不是液體電解質(zhì),消除了泄漏的風(fēng)險(xiǎn),并顯著降低了熱失控的機(jī)會(huì),因而提高了電池的安全性。
固態(tài)電池因?yàn)闊o(wú)液態(tài)電解液,不會(huì)在反復(fù)的充放電過(guò)程中,形成的樹(shù)枝狀鋰會(huì)刺穿兩個(gè)電極之間的隔膜,導(dǎo)致電池內(nèi)部短路,使整個(gè)電池會(huì)劇烈升溫而爆炸,從根本上解決了傳統(tǒng)液態(tài)電池的安全隱患。
物流運(yùn)輸車(chē)的安全性十分重要,固態(tài)電池徹底消除熱失控和起火風(fēng)險(xiǎn),從而使新能源車(chē)在物流應(yīng)用中,如需特殊危化品資質(zhì),包裝防護(hù)等級(jí)降低,運(yùn)輸成本顯著下降,有人預(yù)測(cè),將降低15%。對(duì)長(zhǎng)距離運(yùn)輸和高負(fù)載的新能源物流車(chē),優(yōu)勢(shì)更為明顯。
環(huán)境適應(yīng)性
目前的液體新能源物流車(chē)在極端環(huán)境下性能不穩(wěn)定,使市場(chǎng)增長(zhǎng)空間受到一定的限制,我國(guó)電商企業(yè)正在推進(jìn)新疆、西藏、內(nèi)蒙古、青海等偏遠(yuǎn)之地的快遞包郵,其中運(yùn)輸成本是大問(wèn)題,新能源車(chē)可大幅降低成本,然而,這些地區(qū)屬高寒、高溫,液態(tài)新能源車(chē)運(yùn)行不穩(wěn)定。
就是我國(guó)的東北,大冬天,因天寒地凍,使新能源車(chē)無(wú)法行駛。然而,固態(tài)電池確保物流車(chē)在北方地區(qū)冬季正常續(xù)航,可在-30℃嚴(yán)寒的高原環(huán)境中啟動(dòng),續(xù)航突破800公里,這意味著 “冬天續(xù)航縮水”問(wèn)題將成為歷史。
然而固態(tài)電池解決了這一難題,具有在-40℃至65℃寬溫域內(nèi)性能穩(wěn)定,適應(yīng)高寒、高溫等極端環(huán)境,降低因環(huán)境因素導(dǎo)致的運(yùn)輸延誤風(fēng)險(xiǎn),固態(tài)電池對(duì)高溫、低溫環(huán)境的耐受性更強(qiáng),保障物流裝備在極端天氣下的穩(wěn)定運(yùn)行。裝配了固態(tài)電池的物流裝備,寬溫域設(shè)計(jì)使其在北方冬季無(wú)需額外保溫即可正常運(yùn)行。
在高溫環(huán)境(如南方夏季露天停放),固態(tài)電池的容量衰減速率比液態(tài)電池慢20%-30%,減少高溫對(duì)電池壽命的影響,降低熱帶地區(qū)的運(yùn)營(yíng)損耗。
重卡、冷鏈物流車(chē)對(duì)電池容量和穩(wěn)定性需求嚴(yán)苛,新技術(shù)支持的超大容量電芯(如南都電源783Ah固態(tài)電池)可降低電池包體積30%,同時(shí)滿足-40℃嚴(yán)寒地區(qū)冷鏈運(yùn)輸需求,續(xù)航保持率提升40%。
總之,在運(yùn)輸上,固態(tài)電池續(xù)航里程增加、充電時(shí)間縮短,使物流車(chē)輛日均行駛里程和運(yùn)輸頻次提高,整體物流效率顯著提升。大眾集團(tuán)前CEO赫伯特·迪斯曾表示:“固態(tài)電池將是電動(dòng)汽車(chē)的游戲規(guī)則改變者?!庇蓄A(yù)測(cè),全球固態(tài)電池電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量將在2030年達(dá)到1300萬(wàn)輛,占據(jù)整個(gè)電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)的15%。
2、低空物流
電動(dòng)航空對(duì)電池的能量密度和安全性要求遠(yuǎn)超地面交通,低空經(jīng)濟(jì)中的無(wú)人機(jī)、載人飛機(jī)等等,都需要用固態(tài)電池而不是液態(tài)電池,固態(tài)電池可稱為低空經(jīng)濟(jì)的"能量心臟"
當(dāng)前半固態(tài)在特定場(chǎng)景,無(wú)人機(jī)和機(jī)器人領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)商用,未來(lái)在全固態(tài)電池的加持下,低空物流將“飛得更遠(yuǎn)、載得更重、用得更安全”。在保持相同續(xù)航時(shí)間的前提下,固態(tài)電池的高能量密度使飛行器可攜帶更重設(shè)備或貨物,提升物流運(yùn)輸?shù)男逝c靈活性。
eVTOL垂直起飛需地面10-15倍的瞬時(shí)動(dòng)力,能量密度門(mén)檻高達(dá)400Wh/kg,全固態(tài)電池通過(guò)"先串聯(lián)后封裝"工藝減少30%封裝重量,配合500Wh/kg的能量密度,可支撐eVTOL實(shí)現(xiàn)150公里續(xù)航和5C以上充放電倍率。
固態(tài)電解質(zhì)的抗墜撞特性可應(yīng)對(duì)復(fù)雜天氣下的緊急著陸,預(yù)計(jì)2030年,全固態(tài)電池在eVTOL領(lǐng)域滲透率將達(dá)40%,成為城市通勤和應(yīng)急救援的核心動(dòng)力。在電動(dòng)垂直起降飛行器(eVTOL)、無(wú)人機(jī)等新興領(lǐng)域,固態(tài)電池的高能量密度特性展現(xiàn)出不可替代的優(yōu)勢(shì)。
3、物流裝備
最近國(guó)家有關(guān)部門(mén)發(fā)布的關(guān)于智慧物流發(fā)展的政策東風(fēng),要在物流領(lǐng)域推動(dòng)新一代智能終端、智能體廣泛應(yīng)用。固態(tài)電池的突破,為物流智能終端、智能體的小型化,安全化打下了基礎(chǔ)。
固態(tài)電池將引起物流裝備設(shè)計(jì)上的變革,無(wú)需傳統(tǒng)方案的笨重加壓設(shè)備,電池包重量減輕20%,可靈活集成于底盤(pán)和裝備結(jié)構(gòu),釋放更多空間。物流制造商將以全固態(tài)電池為核心突破口,重構(gòu)AGV、機(jī)器人等智能物流新生態(tài)。
固態(tài)電池破解新能源物流裝備輕量化難題,可在較小空間內(nèi)儲(chǔ)存更多能量,其能量密度是傳統(tǒng)鋰電池的2-3倍,從而使其體積和重量更小。對(duì)物流裝備而言,減重可提升單位電量的行駛里程,同時(shí)減少裝備自身負(fù)重,間接降低能耗。
國(guó)家有關(guān)部門(mén)發(fā)布的意見(jiàn)特別強(qiáng)調(diào)了智慧物流在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用,要求精準(zhǔn)洞察工業(yè)物流領(lǐng)域的技術(shù)瓶頸,致力于探索如何有效結(jié)合企業(yè)實(shí)際工業(yè)場(chǎng)景做出更加智能化的解決方案,而固態(tài)電池,將為工業(yè)物流場(chǎng)景帶來(lái)更綠色、更安全、更高效的全新解決方案。
在重構(gòu)便攜智能物流電子裝備上,固態(tài)電池可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品更輕薄的結(jié)構(gòu),并且能夠提升耐用性和使用壽命。固態(tài)電池推進(jìn)了電池結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性革新,可承受20000次反復(fù)彎折仍保持性能穩(wěn)定,為柔性物流設(shè)備提供新場(chǎng)景,極端物流領(lǐng)域,將開(kāi)啟新的可能性。
另一方面,物流裝備包括物流車(chē)需適配固態(tài)電池的高壓平臺(tái)和快充接口,從而推動(dòng)物流車(chē)輛技術(shù)升級(jí),提高車(chē)輛的智能化和信息化水平。固態(tài)電池可支持5-7年使用壽命,遠(yuǎn)超液態(tài)電池的3-4年,大幅降低電池更換頻率和成本,從而降低物流裝備的成本。
依托固態(tài)電池的安全性與高效續(xù)航優(yōu)勢(shì),將重塑智能物流裝備的行業(yè)新標(biāo)準(zhǔn),固態(tài)電池尤其貼切物流裝備中高頻次、高安全性、長(zhǎng)續(xù)航的運(yùn)營(yíng)需求。
4、人形機(jī)器人
我國(guó)人形機(jī)器人走在世界的前列,宇樹(shù)的人形機(jī)器在春晚的表演使人們看到了其發(fā)展的態(tài)勢(shì),而北京亦莊的機(jī)器人馬拉松展示了我國(guó)機(jī)器人制造商群體的實(shí)力,但我國(guó)機(jī)器人賽道并不是完全沒(méi)有瓶頸與痛點(diǎn)。
目前人形機(jī)器人的電池應(yīng)用中,液態(tài)電池存在續(xù)航能力、安全性和穩(wěn)定性較弱的問(wèn)題;同時(shí)在輕量化的發(fā)展趨勢(shì)下,液態(tài)電池的體積和重量不利于機(jī)器人的減重,而這些問(wèn)題的終極解決方案就是固態(tài)電池。
固態(tài)電池是人形機(jī)器人最為適配的產(chǎn)品之一,不僅能夠顯著增強(qiáng)續(xù)航時(shí)間,并且具有不易燃、無(wú)腐蝕、不揮發(fā)等特性,能夠最大限度提升機(jī)器人室內(nèi)工作安全性,人形機(jī)器人的續(xù)航短、維護(hù)難問(wèn)題,正被固態(tài)電池技術(shù)徹底顛覆,加速其商業(yè)化落地。
如宇樹(shù)H1機(jī)器人搭載同類(lèi)固態(tài)電池后,續(xù)航從2小時(shí)躍升至6小時(shí),30分鐘即可快充至80%。在汽車(chē)焊接車(chē)間,機(jī)器人可連續(xù)工作4小時(shí)無(wú)需停機(jī),富碘界面的自修復(fù)特性減少了電池?fù)p耗,循環(huán)壽命超2000次,維護(hù)成本降低70%,在這個(gè)賽道,固態(tài)電池取代液態(tài)電池是理所當(dāng)然的。
如果固態(tài)電池在人形機(jī)器人上落地,將推進(jìn)其發(fā)生革命性的進(jìn)步,據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù),預(yù)計(jì)全球人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)規(guī)模2028年有望達(dá)206億美元,固態(tài)電池潛在應(yīng)用空間較大。
5、倉(cāng)儲(chǔ)裝備
固態(tài)電池技術(shù)的突破,為智能倉(cāng)儲(chǔ)裝備帶來(lái)了實(shí)質(zhì)型的利好,固態(tài)電池體積縮小,使倉(cāng)儲(chǔ)裝備設(shè)計(jì)緊湊,性能優(yōu)越,減少了占地空間與操作空間,庫(kù)容利用率提高,而裝備的操作靈活,實(shí)現(xiàn)了庫(kù)存周轉(zhuǎn)率提升。
固態(tài)電池?zé)o需像液態(tài)電池那樣定期檢測(cè)電解液狀態(tài)、更換密封圈(防止泄漏),且對(duì)充放電條件的兼容性更強(qiáng)(如耐受更高的充放電倍率波動(dòng)),降低裝備的日常維護(hù)工作量和費(fèi)用。
比如AGV裝備,在配備固態(tài)電池后,不僅能減輕自身重點(diǎn),也突出了其安全性;而極窄通道智能搬運(yùn)機(jī)器人,在裝備了固態(tài)電池后,其機(jī)器自身的體積將大幅縮小,在狹小空間內(nèi)的精準(zhǔn)避障與路徑優(yōu)化更有優(yōu)勢(shì),立體倉(cāng)的貨架密度將相應(yīng)增加,儲(chǔ)存能將增強(qiáng)。
另外,安全風(fēng)險(xiǎn)降低取消電解液專用防爆倉(cāng)儲(chǔ)區(qū),倉(cāng)儲(chǔ)安全管理成本降低,同時(shí)減少因電池泄漏等事故導(dǎo)致的損失,為高危行業(yè)物流倉(cāng)儲(chǔ)筑牢安全防線。
6、綠色化
固態(tài)電池鋰金屬回收率提升,降低對(duì)原礦依賴,實(shí)現(xiàn)資源閉環(huán)利用,減少環(huán)境影響,使物流的綠色化明顯提升。固態(tài)電池不含毒性有機(jī)電解液,且核心材料(如鋰、鎳等)更易回收,符合綠色物斷頭臺(tái)環(huán)保定位,減少全生命周期的環(huán)境影響,使過(guò)去的“鋰想革命”向前推進(jìn)了一步。
固態(tài)電池,在V2G系統(tǒng)形成了一種新型能源系統(tǒng),其中電動(dòng)汽車(chē)不僅可以從電網(wǎng)中獲取電能,還可以向電網(wǎng)回饋多余的電能,從而使物流運(yùn)輸車(chē)也成為一種小型的電力站。
總之,固態(tài)電池是物流戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施,固態(tài)電池的商業(yè)化應(yīng)用將重塑物流行業(yè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和運(yùn)營(yíng)模式,推動(dòng)物流向高效、安全、可持續(xù)方向發(fā)展、促進(jìn)物流裝備的變革,實(shí)現(xiàn)突破。
三、任重道遠(yuǎn),三大難題待解
推出兼具高性能與經(jīng)濟(jì)可行性的全固態(tài)電池技術(shù),將是顛覆性的技術(shù)革命,我國(guó)將搶占戰(zhàn)略制高點(diǎn)。當(dāng)固態(tài)電池技術(shù)徹底成熟后,其對(duì)物流行業(yè)的影響將是顛覆性的。但是今天還在路上,全固態(tài)電池的商業(yè)化仍需跨越技術(shù)成熟度、成本控制、應(yīng)用適配三重門(mén)檻,但其漸進(jìn)式發(fā)展路徑已清晰可見(jiàn)。
1、技術(shù)成熟度
路要一步一步走,饅頭要一口一口吃,固態(tài)電池可分為半固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)、全固態(tài)三種類(lèi)型。雖然電池制造的整體工藝發(fā)生了很大的改變,然而固態(tài)電池在從實(shí)驗(yàn)室到量產(chǎn)的過(guò)程中會(huì)遭遇諸多難題。黃學(xué)杰團(tuán)隊(duì)也稱,要實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化,“低壓力下高比容量正極的離子導(dǎo)電路徑保持仍然是挑戰(zhàn)”。
未來(lái)固態(tài)電池技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用將按照“固態(tài)電解質(zhì)—新型負(fù)極—新型正極”的形式呈現(xiàn)梯次滲透,這其中便涉及了因正極、負(fù)極、隔膜等關(guān)鍵材料升級(jí)所帶來(lái)的各種問(wèn)題。
當(dāng)前固態(tài)電池形成氧化物、硫化物、聚合物三大技術(shù)路線并存的格局,不同技術(shù)路線的優(yōu)缺性也會(huì)給固態(tài)電池的研發(fā)和量產(chǎn)帶來(lái)挑戰(zhàn)。中科院的聚合物復(fù)合體系雖實(shí)現(xiàn)突破,但如何與高比能正負(fù)極材料(如富鎳正極、鋰金屬負(fù)極)深度適配,仍需持續(xù)研發(fā)。此外,硅基負(fù)極的體積膨脹問(wèn)題、硫化物電解質(zhì)的空氣敏感性等,仍是產(chǎn)業(yè)化必須解決的技術(shù)痛點(diǎn)。
隨著固態(tài)電池技術(shù)的不斷成熟和成本的降低,相信固態(tài)電池有望成為下一代物流動(dòng)力電池的主流選擇,必將為物流行業(yè)帶來(lái)革命性的變化。
2、成本問(wèn)題
萬(wàn)事開(kāi)頭難,新能源物流車(chē)是運(yùn)輸工具,因此用戶更多的是關(guān)注性價(jià)比,未來(lái)全固態(tài)電池的價(jià)格與傳統(tǒng)電池持平時(shí),新能源物流車(chē)市場(chǎng)全域電池可能會(huì)逐漸批量換成固態(tài)電池。
當(dāng)前全固態(tài)電池制造成本約為液態(tài)鋰電池的5-10 倍,即使半固態(tài)電池成本也高達(dá) 2.8 倍,目前也主要搭載在對(duì)價(jià)格敏感度相對(duì)較低的乘用高端新能源車(chē)型上。
成本高企源于兩重因素:一是核心材料(如高純度硫化鋰)尚未形成規(guī)模效應(yīng),二是專用設(shè)備(如惰性環(huán)境生產(chǎn)線)投入巨大。業(yè)內(nèi)測(cè)算,只有當(dāng)產(chǎn)能達(dá)到萬(wàn)噸級(jí)規(guī)模,且材料國(guó)產(chǎn)化率提升至90% 以上,成本才有望降至液態(tài)電池的 1.5 倍以內(nèi),這一過(guò)程預(yù)計(jì)需要 5-8 年時(shí)間。
但我們也要注意到,一旦固態(tài)電池的生產(chǎn)成本降下來(lái),那它的生命周期成本就降低了,固態(tài)電池循環(huán)壽命超6000次,維護(hù)成本降低50%,全生命周期成本(TCO)較傳統(tǒng)電池下降30%以上,從而降低物流企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本。
從目前各大動(dòng)力電池企業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域的研發(fā)新進(jìn)展來(lái)看,全固態(tài)電池應(yīng)該會(huì)在2027年迎來(lái)密集的小批量裝車(chē),同時(shí)聚合物體系的全固態(tài)電池成本將低至2元/Wh。
3、應(yīng)用適配的問(wèn)題
固態(tài)電池應(yīng)用于新能源車(chē)與物流裝備,不僅是解決了固態(tài)電池的技術(shù)難題就行,還需要解決與其適配的充電、接口問(wèn)題,也就是說(shuō),固態(tài)電池在物流上的應(yīng)用是一個(gè)系統(tǒng)問(wèn)題。
固態(tài)電池的普及還需突破“標(biāo)準(zhǔn)缺失” 與 “生態(tài)不兼容” 的障礙。盡管 2025 年首部《全固態(tài)電池判定方法》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)已實(shí)施,但覆蓋材料、工藝、檢測(cè)的完整標(biāo)準(zhǔn)體系尚未建成。
當(dāng)新能源物流車(chē)市場(chǎng)對(duì)于全固態(tài)電池的應(yīng)用滿懷期待時(shí),在實(shí)際推廣過(guò)程中,對(duì)應(yīng)的充電樁和售后等方面的挑戰(zhàn)也不容忽視?;诠虘B(tài)電池的特性,現(xiàn)有的充電樁是難以滿足其需求,現(xiàn)有充電樁的功率輸出、電動(dòng)車(chē)電池管理系統(tǒng)(BMS),均需針對(duì)固態(tài)電池的快充特性進(jìn)行升級(jí)改造。
這需要產(chǎn)業(yè)鏈上下游的協(xié)同配合,這也會(huì)倒逼充電樁企業(yè)加快產(chǎn)品在充電功率、安全性等方面的升級(jí),未來(lái)的充電樁一定是朝著大功率快充方向發(fā)展。2C快充車(chē)型或?qū)⒈恢鸩教娲?/p>
還有售后服務(wù)問(wèn)題,應(yīng)用中,液體新能源車(chē)的售后問(wèn)題目前已有相對(duì)適應(yīng)的服務(wù),但對(duì)固態(tài)電池物流車(chē)還沒(méi)有。固態(tài)電池畢竟是一種新生產(chǎn)品,相關(guān)技術(shù)比傳統(tǒng)電池更加復(fù)雜,對(duì)后期維修人員的技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)儲(chǔ)備等的要求更高,短期內(nèi)會(huì)面臨著售后服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)少、相關(guān)技術(shù)人員的缺乏、維修成本高等問(wèn)題。
固態(tài)電池材料體系變化(如固態(tài)電解質(zhì)、金屬鋰負(fù)極)要求開(kāi)發(fā)新的拆解和回收工藝,推動(dòng)建立區(qū)域化循環(huán)回收網(wǎng)絡(luò)。
總之,固態(tài)電池充滿挑戰(zhàn),但方向明確且前景光明,在科研突破的基礎(chǔ)上,預(yù)計(jì)在2027-2030年,我國(guó)將迎來(lái)全固態(tài)電池的規(guī)?;慨a(chǎn)元年,并在隨后的十年內(nèi)逐步走向成熟和完善。這場(chǎng)能源存儲(chǔ)技術(shù)的終極革命,不僅將重塑交通物流和能源行業(yè),更將為整個(gè)社會(huì)的低碳轉(zhuǎn)型提供核心動(dòng)力。
結(jié)語(yǔ):固態(tài)電池以更安全、更強(qiáng)動(dòng)力、更快捷充電,重塑物流產(chǎn)業(yè)的能未來(lái),這場(chǎng)變革不會(huì)一蹴而就,仍需跨越技術(shù)、成本、生態(tài)的多重考驗(yàn)。
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