重量輕充電快更安全 日產固態電池解析

4月8日，日產汽車在線上召開了全固態電池技術說明會。會上，日產官方明確了該公司全固態電池的未來規劃及具體時間節點。據介紹，該公司的全固態電池將于年內展開實驗室級別的可行性研究，并將于2024年在日本橫濱建立首家全固態電池試點工廠，而首款搭載固態電池的量產車有望于2028年正式推向市場。

重量輕、充電快、更安全

與使用有機溶劑電解液的液態電池相比，固態電池的優勢顯而易見，首當其沖的就是可以大幅提升能量密度。以目前的技術水平，特斯拉的4860電池和將能量密度提升至300Wh/kg已屬于業界天花板的存在。而對于固態電池來說，能量密度突破400Wh/kg大關也只是入門水準，據此次活動上日產高管披露，未來正式量產并投入商業化應用的固態電池能量密度有望達到1000Wh/kg。這不僅意味著車輛續航里程的提升，對于同等容量的液態和固態電池組，后者的重量體積將比前者小得多。

此外，由于固態電解質的物理和化學特性都比液體穩定的多，因此其運送電荷能力更高，受溫度等外界環境影響更小。這也就意味著，搭載全固態電池的純電車型將在一定程度上解決冬季車輛續航里程下降、高負荷工況過熱等長久困擾純電車的頑疾。不僅如此，隨著高壓快充補能設施的普及，固態電池穩定的性質也能更大限度的發揮相關設施的性能。按照目前的技術水平，快充設施的平均充電功率在150kW上下，但日產對其固態電池充電設施充電功率的目標值高達350kW。據悉，日產已經完成了1000Wh/L級電極的充放電性能實測，在25℃下能在15分鐘時間內從15%充電到80%。

最后，由于全固態電池受溫度影響較小，這也就避免了液態電池的鋰離子在反復充電過程中產生鋰枝晶并穿透電池隔膜引發自燃，因此其安全性明顯提升。即使如此，由于固態電池的能量密度更高，并且內部的硫化物一旦混入異物或與空氣接觸，很容易形成硫化氫等劇毒易燃氣體，進而引發爆炸。因此，日產方面也坦言在正式投產前，將針對固態電池進行穿刺試驗等一系列安全驗證。

制造難、成本高，全固態電池的兩大難題

盡管與傳統的液態鋰離子電池比，全固態電池的優勢相當明顯。但日產的技術負責人在此次的技術解析會上坦言，目前全固態電池距大規模量產裝車，還有不少技術難題。首先是在技術層面，固態電池需要將多層電芯均勻疊放，一旦每層之間受力不均或沒有充分考慮電池充放電引發的體積變化，就會導致電荷局部堆積，嚴重時可能引發短路。

此外，受全球通脹、俄烏沖突持續等外界因素影響，目前用于制造電極的鈷等金屬材料價格飛漲，這使得固態電池本來就居高不下的制造成本雪上加霜。受此影響，日產目前重要的研究方向就是開發錳等售價較為低廉的代替材料。

據日產官方在解析會上透露，該公司目標是在2028年將固態電池制造成本降至75美元（約合477元人民幣）/kWh，與目前的液態鋰離子電池成本相當。

編輯總結：相比于大力布局電動車的寶馬、豐田等車企，日產近些年在電動化的布局上表現得不溫不火，除了一再推遲交付的純電SUV Ariya和現有車型的e-POWER車款，似乎鮮有動作。正因如此，此次猶如“憋大招”的固態電池發布會才更令人倍感驚訝。相比于同樣致力于固態電池技術的豐田及重多中國車企，日產的規劃顯得相當激進。不僅直接跳過半固態電池技術，且將不會采用豐田“混動車先行”的保守方案，而是一步到位，直接量產全固態電池的純電車型，一旦該規劃順利執行落地，日產無疑將從傳統車企電動化的跟隨者變成引領者。