摘要:汽车行业仅有约125年的历史,但其间却发生了翻天覆地的变化。早期,多功能内燃机取代了古老的马车。后来,自动变速箱彻底改变了汽车驾驶方式,在很大程度上取代了手动变速箱及其所有驾驶步骤。随着时间的推移,诸如加厚仪表盘、溃缩区、三点式安全带和安全气囊等安全功能使汽车
汽车行业仅有约125年的历史,但其间却发生了翻天覆地的变化。早期,多功能内燃机取代了古老的马车。后来,自动变速箱彻底改变了汽车驾驶方式,在很大程度上取代了手动变速箱及其所有驾驶步骤。随着时间的推移,诸如加厚仪表盘、溃缩区、三点式安全带和安全气囊等安全功能使汽车的安全性比前几十年成倍提升。如今,又一个技术变革的时期,汽车制造商正努力提高汽车的效率。
汽车正在从燃油发动机转向电力传动系统,不可否认,电动汽车可大大减少维护、效率也更高,但动力电池依然是薄弱环节,价格高,而且即使最好的电池组的续航里程也令人不满意。为了解决这些缺点,丰田等公司正在努力开发下一代固态电池,这种电池可能会彻底改变用车方式,就像100多年前的内燃机一样。
固态电池的优势众多,且影响深远。这些储能系统有望实现更高的能量密度,从而显著减轻重量并大幅提升车辆续航里程,堪称双赢。固态电池的充电速度更快,续航时间更长,而且安全性也大大提升,因为与现有的锂离子电池设计相比,更不容易起火。固体电解质不易燃,但液体或凝胶电解质则容易着火。
这就是本田、现代汽车集团、梅赛德斯-奔驰、日产,甚至丰田等汽车制造商正在开发固态电池的部分原因,但这还不是全部。包括 CATL、LG 能源、松下、三星等在内的许多供应商公司都在研究这项技术。丰田曾经强调,固态储能技术将带来多么巨大的飞跃,并表示到本世纪末,应该能够开发出一种单次充电续航里程高达745英里的电池,是目前一些非常优秀的电动汽车续航里程的两倍多,但这还不是极限。
预计第二代固态电池设计可提供约932英里的续航里程。想象一下,一辆价格实惠的全电动凯美瑞或RAV4,一次充电就能行驶近1,000英里。如果丰田能够实现这样的目标,世界将会彻底改变。
由于能量密度甚至高于目前最好的锂离子电池,固态电池组显著更轻、更紧凑。这些改进将进一步提升车辆性能和效率,因为重量是加速、操控和制动的大敌。笨重的电池组还会占用空间,但固态电池设计也能改善车辆布局。作为转换至固态电池设计后可提升效率的一个例子,丰田bZ4X 多功能车的电池高度约为 6 英寸(150 毫米),但未来电池高度可能会降至 120 毫米左右,对于需要较低车顶高度的运动型车型,电池高度甚至可能降至 100 毫米。通过缩小电池尺寸,尤其是在续航里程能够显著提升的情况下,电池组尺寸更小意味着可以有更多空间容纳乘客和货物。
这项技术的优势如此巨大,以至于丰田投入了巨额资源来推动固态电池的商业化。事实上,丰田早在2012年就已开始研究这项技术,截至几年前,丰田已在该领域获得了1000多项专利。固态电池的使用寿命更长、充电速度更快,能量密度更高,续航里程更长,重量更轻,而且安全性也更高。
当然,固态电池的发展仍面临一些问题,电池价格昂贵,原型设计的寿命一直是一大弱点,而且制造过程中还面临着诸多挑战。好消息是,这些问题正在逐步解决。事实上,丰田计划在今年晚些时候开始限量生产固态电池。固态电池的商业化生产可能在2027年或2028年实现,从汽车行业的角度来看,已经指日可待,因为推出一款新车通常需要三到五年的时间。
虽然目前尚不清楚哪家汽车制造商、供应商甚至学术机构将率先将这项革命性技术商业化,但鉴于其目前取得的进展和公开声明,丰田很有可能成为第一家。如果丰田抢在竞争对手之前冲过终点线,将在电动汽车领域占据巨大优势。
来源:阅动力一点号