國(guó)內(nèi)外公司爭(zhēng)相布局，固態(tài)電池成趨勢(shì)

固態(tài)電池，顧名思義是一種使用固體電極和固體電解質(zhì)的電池。由于固態(tài)電池電極和電解質(zhì)都由固態(tài)物質(zhì)制成，其固態(tài)電解質(zhì)不可燃、無(wú)腐蝕、不揮發(fā)、不漏液，同時(shí)也克服了鋰枝晶現(xiàn)象，即使被加熱到非常高的溫度，也不會(huì)著火，因而安全性更高。搭載全固態(tài)鋰離子電池的汽車(chē)，自燃概率會(huì)大大降低。可以說(shuō)，是下一代新能源汽車(chē)動(dòng)力鋰電池的理想對(duì)象。

目前，越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)外公司和研究機(jī)構(gòu)將重心集中到了全固態(tài)鋰離子電池上，也有不少汽車(chē)廠商都透露過(guò)基于固態(tài)電池打造電動(dòng)汽車(chē)的計(jì)劃。比如，大眾曾宣布計(jì)劃研發(fā)續(xù)航1000km固態(tài)電池；豐田汽車(chē)預(yù)計(jì)2022年完成固態(tài)電池的研發(fā)工作，并計(jì)劃于2030年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)；日本經(jīng)濟(jì)省更是在2017年宣布出資16億日元，聯(lián)合豐田、本田、日產(chǎn)、松下、GS湯淺、東麗、旭化成、三井化學(xué)、三菱化學(xué)等國(guó)內(nèi)優(yōu)秀產(chǎn)業(yè)鏈力量，共同研發(fā)固態(tài)電池，希望2030年實(shí)現(xiàn)800公里續(xù)航目標(biāo)。

所謂全固態(tài)鋰離子電池是一種在工作溫度區(qū)間內(nèi)所使用的電極和電解質(zhì)材料均呈固態(tài)，不含任何液態(tài)成分的鋰離子電池。全固態(tài)鋰離子電池由于采用高熱穩(wěn)定性的固態(tài)電解質(zhì)，代替了易燃的常規(guī)有機(jī)溶劑電解液，電池燃燒問(wèn)題可以得到有效解決。搭載全固態(tài)鋰離子電池的汽車(chē)，自燃概率會(huì)大大降低，可以說(shuō)是下一代新能源汽車(chē)動(dòng)力鋰電池的理想對(duì)象。

一項(xiàng)新技術(shù)的橫空出世并不意味著能夠馬上進(jìn)入尋常百姓家，很重要的一點(diǎn)在于這項(xiàng)技術(shù)在可量產(chǎn)的情形下，是否具備經(jīng)濟(jì)性，這也是贏得市場(chǎng)認(rèn)可的關(guān)鍵。固態(tài)鋰離子電池從研究層面到產(chǎn)業(yè)化階段再到走入b端客戶手中，必須在產(chǎn)業(yè)化的過(guò)程中，探索關(guān)于工藝、裝備、材料等逐步定型，及降低成本的可行化路徑。

全固態(tài)鋰離子電池的固態(tài)界面接觸性是重要的技術(shù)難點(diǎn)，也就是電解質(zhì)與電極之間形成高電阻界面問(wèn)題，還存在技術(shù)不確定性，未來(lái)還要較長(zhǎng)時(shí)間的科研攻關(guān)。就儲(chǔ)能性能來(lái)說(shuō)，全固態(tài)鋰離子電池并非完美無(wú)缺，其最大的一個(gè)缺點(diǎn)就是高倍率放電性能極差，原因就是鋰離子的固態(tài)擴(kuò)散速度比在溶液里擴(kuò)散慢得多。不過(guò)一旦前面這些問(wèn)題能夠有效解決，必將在未來(lái)掀起一場(chǎng)新的電池革命。

由于兼顧安全性和續(xù)航里程優(yōu)勢(shì)，固態(tài)鋰離子電池為動(dòng)力鋰電池向高比能方向發(fā)展帶來(lái)了更多的可能性。盡管前景可期，但固態(tài)電池并非十全十美，仍有一些關(guān)鍵問(wèn)題有待突破，如倍率性能偏低、充電速度慢、電解質(zhì)材料缺乏等。

搭載全固態(tài)鋰離子電池的汽車(chē)，自燃概率會(huì)大大降低。可以說(shuō)，是下一代新能源汽車(chē)動(dòng)力鋰電池的理想對(duì)象。全固態(tài)鋰離子電池是未來(lái)的發(fā)展方向，但還要較長(zhǎng)時(shí)間的科研攻關(guān)。預(yù)計(jì)全固態(tài)鋰離子電池會(huì)在2025-2030年之間取得突破。

固態(tài)鋰離子電池究竟什么時(shí)候能量產(chǎn)，關(guān)系著新能源汽車(chē)何時(shí)才能真正意義上進(jìn)入市場(chǎng)，因此固態(tài)電池發(fā)展的一舉一動(dòng)始終牽動(dòng)著行業(yè)神經(jīng)。過(guò)去五年來(lái)，有關(guān)固態(tài)電池技術(shù)突破的消息不絕于耳，但最終幾乎所有的結(jié)果都停留在試驗(yàn)室階段，有關(guān)量產(chǎn)商業(yè)化卻始終沒(méi)有明確答案。

國(guó)家新能源汽車(chē)重點(diǎn)科技專(zhuān)項(xiàng)首席專(zhuān)家歐陽(yáng)明高院士也曾指出，國(guó)內(nèi)不少科研院所、公司布局固態(tài)電池領(lǐng)域，中科院寧波材料所跟贛鋒鋰業(yè)合作，正在推進(jìn)其產(chǎn)業(yè)化，計(jì)劃2019年量產(chǎn)固態(tài)電池。

作為新能源汽車(chē)的心臟，動(dòng)力鋰電池?zé)o疑會(huì)決定新能源汽車(chē)的未來(lái)。業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為，動(dòng)力鋰電池未來(lái)發(fā)展路徑是電解質(zhì)從液態(tài)、半固態(tài)、固液混合到固態(tài)，最終必將實(shí)現(xiàn)全固態(tài)的過(guò)程。這促使初創(chuàng)公司，大學(xué)和特斯拉等知名巨頭對(duì)電池技術(shù)的新一輪投資和研究。

然而，固態(tài)電池想要進(jìn)一步發(fā)展，尚需解決多重難題。

周楠告訴第一電動(dòng)：固態(tài)電解質(zhì)是固態(tài)電池發(fā)展的關(guān)鍵，固態(tài)電池沒(méi)有液體的浸潤(rùn)，同時(shí)也不要隔膜，只用把固態(tài)電解質(zhì)當(dāng)成隔膜，放在正極極片和負(fù)極極片當(dāng)中，那么金屬物質(zhì)的材料就變得尤為關(guān)鍵。

電解質(zhì)材料是全固態(tài)鋰離子電池技術(shù)的核心，目前固態(tài)電解質(zhì)的研究重要集中在三大類(lèi)材料：聚合物、氧化物和硫化物。聚合物高溫性能好，已經(jīng)有商業(yè)化的應(yīng)用案例；氧化物循環(huán)性能良好，適用于薄膜柔性結(jié)構(gòu)；硫化物電導(dǎo)率最高，是未來(lái)重要方向。

不過(guò)，目前還有幾個(gè)具體難題要克服：

一是界面的導(dǎo)電率，固態(tài)電池導(dǎo)電率要維持在在適當(dāng)?shù)乃剑荒苓^(guò)高，也不能過(guò)低，這樣的材料非常難開(kāi)發(fā)。

二是沒(méi)有找到即兼顧高倍率又能快充的復(fù)合性材料，現(xiàn)在用的固態(tài)電解質(zhì)材料只能容納其中某一方面特性。

一位不愿留名的業(yè)內(nèi)人士也表達(dá)了相同的看法。他認(rèn)為：固態(tài)電解質(zhì)具有高的電阻，在功率密度方面還存在一些待解決的問(wèn)題，要從固態(tài)電解質(zhì)、正負(fù)極材料上著手。電導(dǎo)率、電池倍率、電池制備效率、成本控制方面都存在不小的挑戰(zhàn)，一旦這些問(wèn)題能夠有效解決，必將在未來(lái)掀起一場(chǎng)新的電池革命。