固態(tài)電池或?qū)⒊蔀?a href="http://m.clant.cn/dongli/" style="color:#a98326">動(dòng)力鋰電池技術(shù)的下一個(gè)風(fēng)口，似乎是大多數(shù)業(yè)內(nèi)人士的共識(shí)。不論是三雄爭(zhēng)霸的中日韓，還是手握利劍（多項(xiàng)電池核心技術(shù)專利）的美國(guó)，包括近年來(lái)的后起之秀歐洲諸國(guó)，都試圖占領(lǐng)這一風(fēng)口浪尖。

只是這個(gè)風(fēng)口到底什么時(shí)候來(lái)臨，大家還只是持觀望態(tài)度。畢竟，固態(tài)電池這條路，想走的順風(fēng)順?biāo)](méi)有想象中的那么容易。

值得注意的是，輝能科技日前對(duì)外宣布今年預(yù)計(jì)完成1GWh車載固態(tài)電池產(chǎn)線的試車，2021年將開(kāi)始量產(chǎn)，會(huì)比同行早45年時(shí)間，此舉不可謂不狂妄。有此野心者，目前為止，好像僅豐田一家。

據(jù)輝能科技介紹，在電芯方面，他們最新可量產(chǎn)的動(dòng)力鋰電池固態(tài)產(chǎn)品為SN-01，是基于自身開(kāi)發(fā)的固態(tài)陶瓷電解質(zhì)、采用NCM811＋硅系負(fù)極體系，體積能量密度達(dá)550wh/L，重量能量密度可達(dá)231wh/kg，并且可以實(shí)現(xiàn)5C快充的產(chǎn)品。

先來(lái)介紹一下固態(tài)電池，再分析輝能科技的固態(tài)電池的量產(chǎn)。

固態(tài)電池本質(zhì)上和一般的鋰電池相同，都是靠鋰離子在電池的正負(fù)兩極之間穿梭往來(lái)，實(shí)現(xiàn)充放電的功能。不同的是，固態(tài)電池電解質(zhì)是固態(tài)的，而一般的鋰電池電解質(zhì)是液態(tài)的。

根據(jù)固態(tài)電解質(zhì)材料的不同，固態(tài)電池可分成聚合物、氧化物和硫化物，其中聚合物電解質(zhì)屬于有機(jī)電解質(zhì)，氧化物和硫化物屬于無(wú)機(jī)陶瓷電解質(zhì)。

聚合物電解質(zhì)重要由聚合物基體和鋰鹽構(gòu)成，其優(yōu)點(diǎn)在于高溫離子電導(dǎo)率高，易于加工，電極界面阻抗可控。因此最先實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化技術(shù)方向，例如Bollore和清陶就是這種技術(shù)路線。

固態(tài)電池之所以比較被看好，就是因?yàn)樵诶碚撋辖鉀Q了當(dāng)前困擾鋰電池，尤其是動(dòng)力鋰電池行業(yè)的兩大根本痛點(diǎn)，即安全問(wèn)題和能量密度。

從安全方面來(lái)講，液態(tài)電解質(zhì)中含有易燃的有機(jī)溶劑，發(fā)生內(nèi)部短路時(shí)溫度驟升容易引起燃燒，導(dǎo)致電池起火爆炸。

雖然，液態(tài)電解質(zhì)可以通過(guò)加裝溫控和防短路這樣的安全裝置起到一定預(yù)防用途，但終究是治標(biāo)不治本，無(wú)法徹底解決安全問(wèn)題。

而固體電解質(zhì)材料不可燃、無(wú)腐蝕、不揮發(fā)、不存在漏液?jiǎn)栴}，也有望克服當(dāng)前困擾整個(gè)鋰電池行業(yè)的鋰枝晶問(wèn)題。

此外，固態(tài)電解質(zhì)的絕緣性使得其可以把電池正極和負(fù)極阻隔，從而做到有效防止正負(fù)極接觸發(fā)生短路的隱患。

從能量密度方面來(lái)講，使用了固態(tài)電解質(zhì)，之前和液態(tài)電解質(zhì)兼容不好的更高性能的正負(fù)極材料就可以應(yīng)用上了。

所以，在有固態(tài)電解質(zhì)之后，理論上電池的比能量就可以輕松突破350Wh/kg的天花板，甚至超越400Wh/kg。

此外，在循環(huán)壽命方面，固體電解質(zhì)可以防止液態(tài)電解質(zhì)在充放電過(guò)程中持續(xù)形成和生長(zhǎng)界面膜和鋰枝晶刺穿隔膜等問(wèn)題，從而大大提升了鋰電池的循環(huán)次數(shù)和使用壽命。

現(xiàn)在的問(wèn)題是，理論上的優(yōu)勢(shì)并不代表已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)，固態(tài)電池要想真正作為動(dòng)力鋰電池被大規(guī)模應(yīng)用并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，還有很多技術(shù)問(wèn)題要解決，如固態(tài)電解質(zhì)室溫電導(dǎo)率問(wèn)題、金屬鋰作為負(fù)極問(wèn)題等。

首先，電解質(zhì)的功能是在電池充放電過(guò)程中為鋰離子在正負(fù)極之間移動(dòng)搭建通道，而決定鋰離子傳輸順暢和否的指標(biāo)就便是離子電導(dǎo)率，離子電導(dǎo)率的高低直接影響電池的整體阻抗和倍率性能。

目前為止，無(wú)論是哪種材質(zhì)的固態(tài)電解質(zhì)，離子電導(dǎo)率都普遍偏低，其中硫化物電解質(zhì)的電導(dǎo)率相對(duì)較高，但也只限于和最差的聚合物電解質(zhì)作比較。

在室溫25度下，聚合物電解質(zhì)的電導(dǎo)率要低于常規(guī)液態(tài)電解質(zhì)5個(gè)數(shù)量級(jí)，到60度時(shí)，依然差著2個(gè)數(shù)量級(jí)，到120度的時(shí)候依舊有1個(gè)量級(jí)的差距。

要保證聚合物固態(tài)電池的電動(dòng)汽車正常運(yùn)行，就必須將電池加熱到80度，因?yàn)橹挥袦囟壬吆螅姵氐膶?dǎo)電性才能變好。

而升高電池溫度不僅麻煩，而且消耗能量，會(huì)導(dǎo)致電池Pack的有效能量密度顯著下降，同時(shí)由于聚合物固態(tài)電池的功率性能較差，所以在實(shí)際使用時(shí)，還要和大功率的超級(jí)電容器配合使用。

固態(tài)電解質(zhì)電導(dǎo)率總體低于液態(tài)電解質(zhì)，導(dǎo)致目前固態(tài)電池的內(nèi)阻過(guò)大，倍率性能整體偏低，也就暫時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)快充。

其次，由于固態(tài)電解質(zhì)的真實(shí)密度顯著高于液態(tài)電解質(zhì)，為了獲得較低的接觸電阻，固態(tài)電解質(zhì)體積占比一般會(huì)顯著高于液態(tài)電解質(zhì)電池，因此固態(tài)電池的能量密度必然低于液態(tài)電解質(zhì)電池。

所以，假如不改變固態(tài)電池現(xiàn)有的正負(fù)極體系，只是單純的把液態(tài)電解質(zhì)更換為固態(tài)電解質(zhì)，是無(wú)法從根本上提升固態(tài)電池能量密度的。

因?yàn)楣虘B(tài)電解質(zhì)的使用，在提升能量密度上不僅相關(guān)于現(xiàn)有的三元正極+液態(tài)電解質(zhì)+硅碳負(fù)極改變不大，甚至還拖了后腿。而制造金屬鋰負(fù)極材料的工藝又極其復(fù)雜，且安全性沒(méi)有保障。

現(xiàn)在來(lái)看輝能科技的固態(tài)電池產(chǎn)品，根據(jù)輝能科技介紹，他們是針對(duì)硅負(fù)極存在的庫(kù)倫效率問(wèn)題，導(dǎo)入負(fù)極預(yù)鋰化和正極富鋰化技術(shù)，假如預(yù)鋰化技術(shù)研發(fā)成功，固態(tài)電池性能將有所提升。

輝能科技還稱，他們?cè)谪?fù)極上加大了硅的比例，目前已經(jīng)能找到100%SiOx下克服體積膨脹的方式，并已申請(qǐng)專利。

此外，輝能科技表示，他們?cè)诠虘B(tài)陶瓷電解質(zhì)上不斷降低了厚度，在不影響導(dǎo)電率的情況下，可以從現(xiàn)有的45μm逐步降低至25μm。另外，在集流體上，鋁箔可以從15μm減薄至10μm，銅箔則可往4.5μm降低。

另外，根據(jù)輝能科技介紹，在Pack方面，他們正在儲(chǔ)備和開(kāi)發(fā)新一代固態(tài)電池MAB系統(tǒng)，采用第二代MAB技術(shù)＋風(fēng)冷設(shè)計(jì)。

MAB是輝能科技基于其固態(tài)電池自主研發(fā)的多軸向雙極技術(shù)，是通過(guò)內(nèi)部串并聯(lián)，電芯可以組成一個(gè)大的復(fù)合式電池芯，可以節(jié)省掉外部串聯(lián)所需的打線、金屬柄或金屬棒等，既降低阻值，減少發(fā)熱問(wèn)題的出現(xiàn)。這樣一來(lái)，保護(hù)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、BMS系統(tǒng)就可得到簡(jiǎn)化，同時(shí)重量/體積成組效率得以新增。

綜上來(lái)看，輝能科技固態(tài)電池商業(yè)化之路的實(shí)現(xiàn)，至少有了一定的基礎(chǔ)條件，但最后結(jié)果如何，最終還是得市場(chǎng)說(shuō)了算。