来源 | 逸飞网
介绍
固态电池最显著的特点有两个，一是能量密度高，很多实验室已经做到了300-400Wh/kg，是传统锂电池的2.5-3倍；二是安全性更高，更大程度上杜绝了电池破裂或者高温等意外情况引发燃烧的风险。
过去几年，随着新能源汽车产销量的快速增长，我国动力电池产业也取得了长足进步，新能源汽车最核心的部件就是车用动力电池，它是新能源汽车的能量来源，直接决定了汽车的续航里程。
无论乘用车还是商用车，三元电池和磷酸铁锂电池都是主要应用，目前乘用车电池以三元为主，商用车电池以磷酸铁锂为主。
新能源电池的分类
1.铅酸电池
铅酸电池技术相对成熟，成本低、放电倍率高，至今仍是唯一可以量产的电动汽车电池，北京奥运会期间，20辆使用铅酸电池的电动汽车为奥运提供了交通服务。
但铅酸电池的比能量、比功率和能量密度都很低，以其作为动力源的电动汽车不能有很好的速度和续航里程。
2.镍镉电池和镍氢电池
它们的性能虽然优于铅酸电池，但是含有重金属，使用和处置后会污染环境。
镍氢动力电池刚刚进入成熟期，是唯一经过实际验证、商业化、规模化的混合动力汽车用电池系统，目前混合动力电池市场99%的份额都是镍氢动力电池，商业化代表是丰田的普锐斯。目前全球主要的汽车动力电池生产厂家主要是日本的PEVE和三洋，PEVE占据了全球动力车用镍氢电池85%的市场份额，目前丰田的普锐斯、本田的思域等主流商用混合动力汽车均采用PEVE的镍氢动力电池组。在我国，长安杰勋、奇瑞A5、一汽奔腾、通用君悦等品牌轿车已经在示范运行中，也采用了镍氢电池，但电池主要从国外采购，国产镍氢电池在汽车上的使用还处于研发配套阶段。
3.锂电池
传统的铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池技术相对成熟，但作为汽车动力电池使用时存在较大问题，目前越来越多的汽车厂商选择使用锂电池作为新能源汽车的动力电池。
因为锂离子动力电池具有以下优点：工作电压高（是镍镉电池和镍氢电池的三倍）；比能量大（可达165WH/kg，是镍氢电池的三倍）；体积小；重量轻；循环寿命长；自放电率低；无记忆效应；无污染等等。
目前，许多知名汽车厂商都致力于发展动力锂电池汽车，如美国的福特、克莱斯勒，日本的丰田、三菱、日产，韩国的现代、法国等。国内的比亚迪、吉利、奇瑞、力帆、中兴等汽车厂商也纷纷在其混合动力、纯电动汽车上搭载动力锂电池。
阻碍动力锂离子电池发展的瓶颈在于安全性能和汽车动力电池的管理系统。在安全性能方面，由于锂离子动力电池能量密度高、工作温度高、工作环境恶劣，再加上以人为本的安全理念，用户对电池安全性的要求非常高。在汽车动力电池的管理系统方面，由于汽车动力电池的工作电压为12V或24V，而单块动力锂离子电池的工作电压为3.7V，因此必须将多块电池串联起来才能提高电压。但由于电池很难完全均匀地充放电，因此串联起来的多块电池组中的各块电池就会出现充放电不均衡的情况，出现电池欠充、过放的情况。这种情况会导致电池性能急剧下降，最终导致整组电池组无法正常工作甚至报废，大大影响电池的使用寿命和可靠性。
4、磷酸铁锂电池
磷酸铁锂电池也是锂电池的一种，其比能量不及钴酸锂电池的一半，但安全性高，循环次数可达2000次以上，放电平稳，价格便宜，成为汽车动力的新选择。
比亚迪提出的“铁电池”，业内人士认为，更有可能是磷酸铁锂电池。
5.燃料电池
简单来说，燃料电池就是把燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料和空气分别被送入燃料电池，便奇迹般地产生了电能。从外表看，它就像一个有正负极和电解质的电池，但实际上它并不能“储存电能”，而是一个“发电厂”。
目前最有前途的汽车用燃料电池是质子交换膜燃料电池。它的工作原理是：氢气被送往负极，在催化剂（铂）的作用下，氢原子中分离出两个电子，在正极的吸引下，这两个电子经外电路产生电流。失去电子的氢离子（质子）可穿过质子交换膜（即固体电解质），在正极与氧原子和电子重新结合，生成水。由于可以从空气中获取氧气，只要不断向负极供给氢气，并及时带走水（水蒸气），燃料电池便可源源不断地提供电能。
由于燃料电池不经过燃烧过程，直接将燃料的化学能转化为电能，因此不受卡诺循环的限制。目前燃料电池系统的燃料-电能转换效率为45%至60%，而火力发电和核能发电的效率约为30%至40%。
新能源汽车动力电池取得重大突破
一年来，电动汽车产业不断向高质量发展转型，形势十分喜人。
向高质量发展转变的主要表现是：正向发展基本取代逆向发展，创新能力不断提升，整体技术水平迈出一大步；用户和市场对电动汽车的接受程度快速提升；主要产品由中低端转向中高端，有的已经提出瞄准高端车、豪华品牌。
与此同时，在全球各大汽车公司争相宣布向电动汽车转型的同时，我国电动汽车产业体系正在逐步完善，主要零部件特别是动力电池始终保持世界一流水平，主要零部件水平和配套能力快速提升。
中国工程院院士、中国电动汽车百人论坛常务副理事长欧阳明高表示，2017年我国动力电池技术取得实质性进展，动力电池系统能量密度已达到150瓦时/公斤甚至更高，预计2020年锂离子动力电池单体比能量将实现300瓦时/公斤的目标。
2017年3月1日，工信部、国家发展改革委、科技部、财政部印发《促进汽车动力电池产业发展行动计划》（以下简称《行动计划》），提出了动力电池发展的主要目标。到2020年，新型锂离子动力电池比能量突破300瓦时/公斤；系统比能量力争达到260瓦时/公斤，成本降至1元/瓦时以下，使用环境达到-30℃至55℃，具备3C充电能力。到2025年，新型系统动力电池技术取得突破，单体比能量达到500瓦时/公斤。
“目前国内外技术研发基本处于同一水平，但锂离子电池的核心是安全性。”欧阳明高说，在新能源汽车专项研究中，宁德时代、天津力神、合肥国轩等均取得了重大技术突破。
据了解，CATL动力电池电芯能量密度已达到304瓦时/公斤，循环寿命基本在1000次左右，各项安全测试均通过；此外，力神、国轩团队的循环寿命、能量密度也与目标要求相差无几。
但我国动力电池技术发展并不平衡，欧阳明高告诉记者，当前我国动力电池研究可以概括为四个方面：一是单电芯比能量300瓦时/公斤在2020年可实现产业化，但安全性有待加强；二是作为实现远景目标的两种新体系锂硫电池和锂空气电池，当前国内外进展较为缓慢，2017年亦未见突破性进展；三是固态电池研发和产业化持续升温，但受到固/固界面稳定性和金属锂负极可充电性两大难题制约，真正的全固态锂金属负极电池尚未成熟，但以无机硫化物为固态电解质的锂离子电池已取得突破性进展； 第四，2017年我国在高容量富锂正极材料方面取得了一些突破，基于高容量富锂正极和高容量硅碳负极的创新型锂离子电池，比锂硫、锂空气电池更具可行性。
基于此判断，2020年，我国动力电池单体能量密度要达到300Wh/kg，比功率要达到/kg，循环1000次以上，成本在0.8元/Wh以下；2020年至2025年，动力电池单体能量密度可由300Wh/kg提升至400Wh/kg，每Wh成本由0.8元降至0.6元以下。
“2025年，一般性价比高的纯电动汽车合理续航里程在300-400公里。但2030年，最大的技术突破将体现在电解质上，固态电池将实现规模产业化，电池单体比能量有望达到500瓦时/公斤，2030年，常规性价比车型续航里程应该能达到500公里以上。”欧阳明高说。
汽车动力电池技术最新进展
前不久，美国菲斯克汽车公司的一项专利公告引起全球关注，其研发的固态电池只需一分钟的充电时间就能让电动汽车续航里程提升至804公里，并通过材料和制造技术的进步，到2020年将成本降低至传统锂电池的三分之一。
固态电池由此进入了大多数人的视野，其实从原理上来说，它和现在的液态锂电池是一样的，最大的区别就是电解质变成了固态，借助密度和结构上的优势，更多的带电离子聚集在一端，可以传导更大的电流，电池容量大大提升。
固态电池最显著的特点有两个，一是能量密度高，很多实验室已经做到了300-400Wh/kg，是传统锂电池的2.5-3倍；二是安全性更高，更大程度上杜绝了电池破裂或者高温等意外情况引发燃烧的风险。
当然固态电池也有缺点，就是整体导电性比较低，内阻比较大，充电速度比较慢，至于美国菲斯克汽车如何做到1分钟充电就能有800公里续航里程，那才是它的核心秘密。
总的来说，固态电池若能真正低成本地实现产业化并市场化，将彻底解决当前电动汽车普及的核心问题，新能源汽车将真正干掉汽油车。