固態(tài)電池能量密度高、體積小，更具柔性和安全性?xún)?yōu)勢(shì)，被認(rèn)為是動(dòng)力電池的未來(lái)解決方案，但從嶄露頭角到真正成熟地商業(yè)化應(yīng)用，顯然還有漫長(zhǎng)的路要走。

固態(tài)電池技術(shù)正受到企業(yè)的熱捧：8月29日，贛鋒鋰業(yè)半年報(bào)披露，其第一代固態(tài)鋰電池研制品已通過(guò)多項(xiàng)第三方安全測(cè)試和多家客戶(hù)送樣測(cè)試，年產(chǎn)億瓦時(shí)級(jí)固態(tài)鋰電池中試生產(chǎn)線計(jì)劃于今年下半年投產(chǎn)；8月22日，蔚來(lái)與輝能科技簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，雙方將共同打造固態(tài)電池包樣車(chē)，并對(duì)固態(tài)電池包生產(chǎn)展開(kāi)深入合作；國(guó)際方面，美國(guó)能源部向通用撥款910萬(wàn)美元用于先進(jìn)汽車(chē)技術(shù)研究，明確表示其中的200萬(wàn)美元須用于固態(tài)電池的研發(fā)工作……

在三元鋰電池大行其道的今天，國(guó)內(nèi)外企業(yè)不約而同地加大了對(duì)固態(tài)電池的投資、研發(fā)力度，原因何在？

固態(tài)電池優(yōu)勢(shì)明顯

日前，新能源汽車(chē)國(guó)家大數(shù)據(jù)聯(lián)盟發(fā)布的《新能源汽車(chē)國(guó)家監(jiān)管平臺(tái)大數(shù)據(jù)安全監(jiān)管成果報(bào)告》顯示，今年5月至8月中旬，新能源汽車(chē)國(guó)家監(jiān)管平臺(tái)共發(fā)現(xiàn)79起安全事故，從動(dòng)力電池類(lèi)型看，高達(dá)86%的事故車(chē)輛使用了三元鋰電池，7%的事故車(chē)輛使用了磷酸鐵鋰電池。

北京理工大學(xué)電動(dòng)車(chē)輛國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室副教授孫立清指出，電動(dòng)汽車(chē)不安全的原因主要在于動(dòng)力電池，既有電池本身的質(zhì)量問(wèn)題，也有材料特性造成的問(wèn)題，材料方面第一個(gè)不安全因素就是電解液。電解液屬于可燃有機(jī)溶液，當(dāng)出現(xiàn)電池放熱失控、散熱性能不達(dá)標(biāo)、短路、外力撞擊等情況時(shí)，都易引起燃燒。而固態(tài)電池使用固體電極和固體電解液，與傳統(tǒng)鋰離子電池相比，優(yōu)勢(shì)十分明顯。

一是能量密度更高，質(zhì)量更輕、體積更小。傳統(tǒng)鋰離子電池的隔膜和電解液加起來(lái)占據(jù)了電池近40%的體積和25%的質(zhì)量。如果用固態(tài)電解質(zhì)取代，正負(fù)極之間的距離可以縮短至幾到十幾個(gè)微米，金屬鋰負(fù)極代替石墨負(fù)極，電池能量密度可以達(dá)到傳統(tǒng)鋰電池的近兩倍，質(zhì)量、體積也大大降低。

二是安全性更高。固態(tài)電池里沒(méi)有氣體、沒(méi)有液體，所有材料都以固態(tài)形式存在，穩(wěn)定性、安全性更好。

三是具備柔性?xún)?yōu)勢(shì)。輕薄化后電池柔性程度會(huì)顯著提高，可以經(jīng)受幾百到幾千次的彎曲而保證性能基本不衰減，從而帶來(lái)更多的功能和體驗(yàn)。

國(guó)際化競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈

全球汽車(chē)電動(dòng)化趨勢(shì)日益明朗，日本、韓國(guó)、美國(guó)等國(guó)家科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)也紛紛加緊布局固態(tài)電池技術(shù)儲(chǔ)備。

日本豐田、本田、日產(chǎn)等23家汽車(chē)、電池和材料企業(yè)，以及京都大學(xué)、日本理化學(xué)研究所等15家學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)將共同合作，計(jì)劃到2022年全面掌握全固態(tài)電池相關(guān)技術(shù)；為大幅降低電池起火風(fēng)險(xiǎn)，三星SDI提出了“全固態(tài)電池技術(shù)發(fā)展藍(lán)圖”；美國(guó)先進(jìn)電池聯(lián)合會(huì)提出，在2020年將電芯能量密度提高至350Wh/kg，一些初創(chuàng)的電池企業(yè)如Sakit3、SEEO、QuantumScape和SolidPower等紛紛宣布在全固態(tài)鋰電池研發(fā)方面取得重大進(jìn)展。

與日、韓產(chǎn)業(yè)主導(dǎo)不同，我國(guó)固態(tài)電池技術(shù)發(fā)展目前仍以科研機(jī)構(gòu)和高校為主導(dǎo)：中科院寧波材料所許曉雄團(tuán)隊(duì)研發(fā)的無(wú)機(jī)陶瓷固態(tài)電池正與贛峰鋰業(yè)合作嘗試產(chǎn)業(yè)化；中科院青島生物能源與過(guò)程研究所崔光磊團(tuán)隊(duì)研發(fā)的固態(tài)電池已在馬里亞納海溝完成應(yīng)用測(cè)試；中科院物理所李泓團(tuán)隊(duì)推出了10Ah軟包電芯固態(tài)電池；中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)馬騁教授課題組和清華大學(xué)南策文院士團(tuán)隊(duì)合作，制備了倍率性能可與傳統(tǒng)漿料涂覆正極相比的復(fù)合正極，為克服固態(tài)電池中電極-電解質(zhì)接觸差這一瓶頸提供了新思路……

與此同時(shí)，贛鋒鋰業(yè)、清陶發(fā)展、寧德時(shí)代、輝能科技、比亞迪、國(guó)軒高科、北京衛(wèi)藍(lán)等企業(yè)均在積極推進(jìn)固態(tài)電池項(xiàng)目。

贛鋒鋰業(yè)旗下浙江鋒鋰新能源科技有限公司林久博士介紹說(shuō)，鋒鋰新能源具備全固態(tài)鋰電池的研究開(kāi)發(fā)、中試及規(guī)模制造能力，除了中試生產(chǎn)線，鋒鋰新能源還建立了年產(chǎn)百?lài)嵉碾娊赓|(zhì)生產(chǎn)線。清陶發(fā)展已成功開(kāi)發(fā)出高能量密度、大容量柔性和高安全性高倍率固態(tài)鋰電池三款產(chǎn)品，將應(yīng)用于特種特種電源、高端數(shù)碼、新能源汽車(chē)等領(lǐng)域；自2013年起，輝能科技陸續(xù)推出三款固態(tài)鋰電池產(chǎn)品，并依次實(shí)現(xiàn)商業(yè)化量產(chǎn)，按照規(guī)劃，輝能科技將在2019年底完成1GWh固態(tài)鋰電池卷式生產(chǎn)線的擴(kuò)建。

規(guī)模化應(yīng)用仍存瓶頸

由于兼顧安全性和續(xù)航里程優(yōu)勢(shì)，固態(tài)電池為動(dòng)力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。

中科院電工研究所儲(chǔ)能技術(shù)研究組組長(zhǎng)陳永翀認(rèn)為，固態(tài)電池要規(guī)模應(yīng)用于電力儲(chǔ)能，在降本增壽方面還有相當(dāng)?shù)睦щy需要克服，回收處理也是一大難題。

在固態(tài)電池的技術(shù)路線方面，天際汽車(chē)副總裁姜辛指出，固態(tài)電池后續(xù)需要著重從倍率性能和溫度性能兩方面進(jìn)行研究，解決高速和極寒工況續(xù)航兩大電動(dòng)汽車(chē)痛點(diǎn)。

從鉛酸電池到鎳氫電池，再到今天的鋰電池，新能源汽車(chē)的發(fā)展始終圍繞著動(dòng)力電池技術(shù)的迭代升級(jí)。但技術(shù)突破不是一朝一夕就能實(shí)現(xiàn)，正如業(yè)內(nèi)人士所說(shuō)，固態(tài)電池剛剛嶄露頭角，要真正成為下一代動(dòng)力電池的解決方案，還有很長(zhǎng)的路要走。

原標(biāo)題:固態(tài)電池距離商業(yè)化應(yīng)用還有多遠(yuǎn)