近日，豐田向美國(guó)提交了一份專利申請(qǐng)，這份申請(qǐng)專利主要是圍繞豐田在固態(tài)電池上的研究有關(guān)，應(yīng)用主要描述了豐田如何通過添加“特殊磷酸酯”來提高電池的熱穩(wěn)定性。作為韓國(guó)最大跨國(guó)企業(yè)的三星集團(tuán)頻頻突發(fā)手機(jī)電池爆炸事件，近期透露將大力開展固態(tài)鋰電池的研究，并宣稱能供應(yīng)用到智能手機(jī)上的固態(tài)電池將在一到兩年內(nèi)成熟。而作為三星集團(tuán)“死對(duì)頭”的LG化工也在大力的研究固態(tài)鋰電池，并且也取得了不錯(cuò)的速度。

“如果能量密度進(jìn)一步提高，大于500瓦時(shí)/公斤的話，從現(xiàn)在開始就要考慮固態(tài)鋰電池，以及鋰空氣電池、鋰硫電池等新的電化學(xué)體系探索研究”，中國(guó)工程院院士陳立泉在談到電池的未來發(fā)展時(shí)表示。似乎隨著對(duì)電池性能和要求的提高，研究的趨勢(shì)已經(jīng)開始指向了固態(tài)鋰電池。

根據(jù)數(shù)據(jù)資料顯示，該電池的使用壽命和安全性都明顯高于目前所用主流的鋰電池。全固態(tài)鋰電池在構(gòu)造上比傳統(tǒng)鋰離子電池要簡(jiǎn)單的多，固體電解質(zhì)除了傳導(dǎo)鋰離子，也充當(dāng)了隔膜的角色，所以，在全固態(tài)鋰電池中，電解液、電解質(zhì)鹽、隔膜與黏接劑聚偏氟乙烯等都不需要使用，大大簡(jiǎn)化了電池的構(gòu)建步驟。

正因?yàn)槟壳肮虘B(tài)鋰電池所具備的性能是普通鋰電所欠缺的，全固態(tài)鋰電池的先導(dǎo)性研究在世界各地積極地進(jìn)行著，計(jì)劃在2020年前后開始商業(yè)推廣。在眾多后鋰離子充電電池中，包括日本豐田汽車、韓國(guó)三星電子和德國(guó)KOLIBRI電池公司對(duì)全固態(tài)鋰電池都表現(xiàn)出特別的興趣。下圖為未來二十年大容量鋰電池的發(fā)展路徑，從圖可以看出，全固態(tài)電池技術(shù)其實(shí)可以覆蓋到鋰硫電池、鋰空氣電池或鋰金屬電池相關(guān)的一些核心材料與關(guān)鍵技術(shù)，包括電池設(shè)計(jì)、高性能固態(tài)隔膜材料等。全固態(tài)鋰電池作為下一代高安全性儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用的迫切性己開始被認(rèn)識(shí)。

國(guó)內(nèi)在無機(jī)全固態(tài)鋰電池領(lǐng)域的研究己經(jīng)開展了很多年，主要集中在微型器件使用的薄膜固態(tài)鋰電池方面。在大容量無機(jī)全固態(tài)鋰電池方面的研究卻鮮有報(bào)道，近年，中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所在大容量無機(jī)全固態(tài)鋰電池用正極材料、固體電解質(zhì)材料以及電極/電解質(zhì)界面改性研究等方面也取得了不錯(cuò)的結(jié)果。而要發(fā)展這種新型化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)，同樣面臨著很多的科學(xué)問題有待解決，主要包括:高穩(wěn)定性、高離子導(dǎo)電特點(diǎn)鋰離子導(dǎo)電材料體系的構(gòu)效關(guān)系與材料設(shè)計(jì)研究、電極/電解質(zhì)固固兩相界面調(diào)控與反應(yīng)機(jī)制研究、全固態(tài)體系中鋰離子嵌脫過程引起的材料應(yīng)力分布變化和對(duì)電池性能的影響及調(diào)控研究，以上技術(shù)與科學(xué)問題的解決對(duì)推動(dòng)全固態(tài)鋰電池的實(shí)用化將具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

中科院青島生物能源與過程研究所在高能量密度固態(tài)電池研究中取得進(jìn)展，針對(duì)固態(tài)電池發(fā)展中固固界面阻抗過大的瓶頸問題，研究成員創(chuàng)造性地提出“原位自形成固態(tài)電解質(zhì)”的解決方案，有效降低界面阻抗和提升電池綜合性能。目前中科院青島能源所已開發(fā)出6Ah大容量三元固態(tài)鋰電池，具有能量密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、安全性能佳等優(yōu)勢(shì)。2017年1月15日，該所研發(fā)的固態(tài)鋰電池隨中科院深海所的深潛器出海，啟程遠(yuǎn)赴馬里亞納海溝進(jìn)行全海深示范應(yīng)用，這是我國(guó)首個(gè)自主研發(fā)可應(yīng)用于深潛器的高能量密度、高性能全固態(tài)鋰電池。

此外，由清華大學(xué)南策文院士團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建的清陶(昆山)能源發(fā)展有限公司也是國(guó)內(nèi)較早開展全固態(tài)鋰電池技術(shù)研發(fā)的團(tuán)隊(duì)之一。南策文院士表示：“清陶發(fā)展把實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化定為2017年的首要任務(wù)，將重點(diǎn)解決材料匹配、裝備升級(jí)、產(chǎn)品一致性等核心問題，力爭(zhēng)于2017年9月推出第一批全固態(tài)鋰電池產(chǎn)品。”

相對(duì)而言，豐田、松下、三星、三菱以及國(guó)內(nèi)的寧德時(shí)代等電池行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)都已經(jīng)積極布局固態(tài)電池的儲(chǔ)備研發(fā)。目前為止，技術(shù)成熟度較高、技術(shù)沉淀較深的當(dāng)屬法國(guó)的Bolloré、美國(guó)Sakti3和日本豐田。這三家也分別代表了以聚合物、氧化物和硫化物三大固態(tài)電解質(zhì)的典型技術(shù)開發(fā)方向。

2016年12月17日，寧德時(shí)代研發(fā)經(jīng)理郭永勝在“第七屆全球新能源汽車大會(huì)(GNEV7)”上介紹了公司固態(tài)鋰金屬電池的研發(fā)進(jìn)程，他表示，寧德時(shí)代在做固態(tài)電池之前對(duì)全球做固態(tài)電池的企業(yè)做了調(diào)研，目前該項(xiàng)目還處于早期階段。寧德時(shí)代在研發(fā)過程中，也在關(guān)注固態(tài)電池的制造問題，固態(tài)電池整個(gè)制造工藝跟傳統(tǒng)的鋰離子的制造工藝不同，需要新的設(shè)備，新的工藝，所以寧德時(shí)代也同時(shí)進(jìn)行工藝的研發(fā)。

從整體來看，固態(tài)電池現(xiàn)在的制備技術(shù)成熟度還有待加強(qiáng)，能形成規(guī)模產(chǎn)能的企業(yè)有限，技術(shù)規(guī)模化擴(kuò)產(chǎn)需要克服的困難還有很多，仍處于推廣發(fā)展期。總的來說，大容量全固態(tài)鋰電池的發(fā)展前景是非常光明的，影響大容量全固態(tài)鋰電池性能的科學(xué)與技術(shù)問題正在逐步解決，大容量全固態(tài)鋰電池在未來儲(chǔ)能甚至動(dòng)力領(lǐng)域中必將得到廣泛應(yīng)用！