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一个残忍的真相:固态电池量产,先淘汰的不是燃油车,是新能源车文章配图
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一个残忍的真相:固态电池量产,先淘汰的不是燃油车,是新能源车

都说固态电池是下一代“终极电池”,等它量产了,最先被淘汰的难道不该是烧油的燃油车吗? 可为什么偏偏有人说,第一个遭殃的,是满街跑的新能源车? 想弄明白这件事,得先搞清楚三个问题:现在的电动车到底卡在哪儿,固态电池凭什么能砸饭碗,它离大规模上车又还有多远。 先说一件正在发生的事。 今年夏天,长三角几家二手车商反映,2022、2023年上牌的中高端纯电车成交价明显松动,有的三年车龄折价接近六成。 买家的理由出奇一致:听说固态电池要出来了,再等等。 技术还没大规模装车,上一代产品就先掉了价。 这事到底怎么回事? 先从电池为什么会着火说起。 设想把一颗固态电池和一颗传统锂电池分别投入火中,结果只有传统锂电池会发生爆炸。 这当然只是一个形象的比喻,并没有真的炸电池,但两种电池在安全性上的差别确实相当大。 固态电池最大的卖点,就是几乎不会爆炸。 固态电池内部没有液态电解液,所以不怕漏液,不怕过热,甚至不怕车内饮料洒进去。 正因如此,车企对它青睐有加,认为它是真正安全的电动车核心。 那么,固态电池究竟是什么? 为什么它可能撼动整个产业,却迟迟没有大规模出现? 先来看锂离子电池为什么总让人难以放心。 早期的锂离子电池以锂金属作为阳极材料,以二硫化钛或钴酸锂等作为阴极材料,并以液态或胶态介质作为电解液来传送电荷。 这类电池虽然好用,但锂是活性极高的金属,丢进水里甚至会燃烧。 这种电池在充放电时,锂金属会不断溶解、还原,再沉积回去。 这就像不断从衣柜里取出衣服,又随意塞回去,时间一长,衣柜必然杂乱不堪。 锂金属也是如此,反复充放电之后,它不会规整地长回原本平整的样子,反而会长出像针一样又细又尖的锂晶须。 这些细小的晶须一旦刺穿电池中间的隔离膜,直接接触阴极,就如同接错电线,瞬间造成短路,随后可能引发起火甚至爆炸。 不过读者不必急着把手机、笔记本电脑里的电池拆出来丢掉,因为这种使用锂金属的电池,如今已经十分少见。 这要归功于2019年诺贝尔化学奖的三位得主:古迪纳夫、惠廷厄姆和吉野彰。 他们的研究最关键的改变,是用石墨之类的碳材料取代了活泼又不稳定的金属锂阳极。 电池里流动的是相对安分的锂离子,它们在电解液和电极材料之间往返,完成充放电。 由于锂离子不需要变回锂金属也能完成充放电,锂晶须的产生就被避免了。 但问题随之而来:既然锂离子电池比较安全,为什么新闻里电动车起火仍然令人恐惧? 确实,锂离子电池一旦失控起火,场面常常一发不可收拾,背后通常是一连串的连锁反应。 除了把电池放在高温环境这类比较极端的情况,最常见的起火原因是短路。 电池短路分为两种情况:一种是电池外部的电路设计不良,或线路老旧损坏,使正负极意外接通;另一种是内部短路,可能由车祸的猛烈撞击、电池被尖锐物刺穿、内部制造瑕疵或过热导致隔离膜破裂,使正负极直接互通。 无论哪一种短路,都只是厄运连锁的开始。 这个过程可以类比为一群人一起看喜剧电影:起初大家只是轻声发笑,接着笑声越来越大,越笑越觉得好笑,最后整个房间笑到停不下来,这就是热失控。 短路会使电池在极短时间内释放大电流,同时放出大量热量。 高温会破坏电池结构,导致更严重的短路,并触发一连串化学反应。 虽然电池内部已经没有金属锂,但电极、电解液和隔离膜通常含有有机成分,大约在80至120摄氏度时就开始分解,造成结构破损。 当温度升至200至300摄氏度,电解液会分解产生多种可燃气体,最终引发燃烧或爆炸。 而这还不是终点。 燃烧产生的高温会让电解液更快气化成可燃气体,甚至使相邻的电池因高温而短路,跟着一起爆炸,局面彻底失控。 中国是电动车大国,近年来发生过多起令人触目惊心的电动车起火事故。 为此,中国政府制定了新的法规,要求自2026年7月1日起,收紧电动车电池的热扩散测试标准:由原来在起火爆炸前5分钟发出警报,升级为更严苛的不起火、不爆炸,连烟雾也不能对乘客造成伤害,以彻底避免热失控。 要做到这一点,方法之一是改变电池的结构。 比亚迪著名的刀片电池,就是把原本方块状的锂离子电池,改成又薄又长的刀片形状,细长的结构增加了散热面积,减少了热失控的发生。 在针刺测试中,刀片电池被刺穿后既不冒烟也不起火,表面温度也能维持在30至60摄氏度。 无论是3C产品,还是电动车和各类电动载具,人们使用电池的机会只会越来越多。 有没有办法从根本上解决电池一受伤就可能爆炸的问题? 这时,固态电池就登场了。 锂离子电池存在热失控风险,很大程度上与内部的液态电解液有关。 传统的液态电解液通常由有机溶剂加上锂盐组成,例如六氟磷酸锂。 有机溶剂擅长溶解锂盐,让锂离子可以在其中自由穿梭,在正负两极之间传递能量。 这种液态设计的好处是离子移动快,导电率高,反应迅速,能够满足快速充放电的需求。 但它的缺点同样明显:既然是液体,就可能漏液;它又是有机物,遇到高温会分解产生可

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