國內外企業加速布局 固態電池距離商業化應用還有多遠

　　固態電池能量密度高、體積小，更具柔性和安全性優勢，被認為是動力電池的未來解決方案，但從嶄露頭角到真正成熟地商業化應用，顯然還有漫長的路要走。

　　固態電池技術正受到企業的熱捧：8月29日，贛鋒鋰業半年報披露，其第一代固態鋰電池研制品已通過多項第三方安全測試和多家客戶送樣測試，年產億瓦時級固態鋰電池中試生產線計劃于今年下半年投產；8月22日，蔚來與輝能科技簽訂戰略合作協議，雙方將共同打造固態電池包樣車，并對固態電池包生產展開深入合作；國際方面，美國能源部向通用撥款910萬美元用于先進汽車技術研究，明確表示其中的200萬美元須用于固態電池的研發工作……

　　在三元鋰電池大行其道的今天，國內外企業不約而同地加大了對固態電池的投資、研發力度，原因何在？

　　固態電池優勢明顯

　　日前，新能源汽車國家大數據聯盟發布的《新能源汽車國家監管平臺大數據安全監管成果報告》顯示，今年5月至8月中旬，新能源汽車國家監管平臺共發現79起安全事故，從動力電池類型看，高達86%的事故車輛使用了三元鋰電池，7%的事故車輛使用了磷酸鐵鋰電池。

　　北京理工大學電動車輛國家工程實驗室副教授孫立清指出，電動汽車不安全的原因主要在于動力電池，既有電池本身的質量問題，也有材料特性造成的問題，材料方面第一個不安全因素就是電解液。電解液屬于可燃有機溶液，當出現電池放熱失控、散熱性能不達標、短路、外力撞擊等情況時，都易引起燃燒。而固態電池使用固體電極和固體電解液，與傳統鋰離子電池相比，優勢十分明顯。

　　一是能量密度更高，質量更輕、體積更小。傳統鋰離子電池的隔膜和電解液加起來占據了電池近40%的體積和25%的質量。如果用固態電解質取代，正負極之間的距離可以縮短至幾到十幾個微米，金屬鋰負極代替石墨負極，電池能量密度可以達到傳統鋰電池的近兩倍，質量、體積也大大降低。

　　二是安全性更高。固態電池里沒有氣體、沒有液體，所有材料都以固態形式存在，穩定性、安全性更好。

　　三是具備柔性優勢。輕薄化后電池柔性程度會顯著提高，可以經受幾百到幾千次的彎曲而保證性能基本不衰減，從而帶來更多的功能和體驗。

　　國際化競爭日趨激烈

　　全球汽車電動化趨勢日益明朗，日本、韓國、美國等國家科研機構和企業也紛紛加緊布局固態電池技術儲備。

　　日本豐田、本田、日產等23家汽車、電池和材料企業，以及京都大學、日本理化學研究所等15家學術機構將共同合作，計劃到2022年全面掌握全固態電池相關技術；為大幅降低電池起火風險，三星SDI提出了“全固態電池技術發展藍圖”；美國先進電池聯合會提出，在2020年將電芯能量密度提高至350Wh/kg，一些初創的電池企業如Sakit3、SEEO、QuantumScape和SolidPower等紛紛宣布在全固態鋰電池研發方面取得重大進展。

　　與日、韓產業主導不同，我國固態電池技術發展目前仍以科研機構和高校為主導：中科院寧波材料所許曉雄團隊研發的無機陶瓷固態電池正與贛峰鋰業合作嘗試產業化；中科院青島生物能源與過程研究所崔光磊團隊研發的固態電池已在馬里亞納海溝完成應用測試；中科院物理所李泓團隊推出了10Ah軟包電芯固態電池；中國科學技術大學馬騁教授課題組和清華大學南策文院士團隊合作，制備了倍率性能可與傳統漿料涂覆正極相比的復合正極，為克服固態電池中電極-電解質接觸差這一瓶頸提供了新思路……

　　與此同時，贛鋒鋰業、清陶發展、寧德時代、輝能科技、比亞迪、國軒高科、北京衛藍等企業均在積極推進固態電池項目。

　　贛鋒鋰業旗下浙江鋒鋰新能源科技有限公司林久博士介紹說，鋒鋰新能源具備全固態鋰電池的研究開發、中試及規模制造能力，除了中試生產線，鋒鋰新能源還建立了年產百噸的電解質生產線。清陶發展已成功開發出高能量密度、大容量柔性和高安全性高倍率固態鋰電池三款產品，將應用于軍工特種電源、高端數碼、新能源汽車等領域；自2013年起，輝能科技陸續推出三款固態鋰電池產品，并依次實現商業化量產，按照規劃，輝能科技將在2019年底完成1 GWh固態鋰電池卷式生產線的擴建。

　　規模化應用仍存瓶頸

　　由于兼顧安全性和續航里程優勢，固態電池為動力電池向高比能方向發展帶來了更多的可能性。

　　盡管前景可期，但固態電池并非十全十美，仍有一些關鍵問題有待突破，如倍率性能偏低、充電速度慢、電解質材料缺乏等。

　　中科院電工研究所儲能技術研究組組長陳永翀認為，固態電池要規模應用于電力儲能，在降本增壽方面還有相當的困難需要克服，回收處理也是一大難題。

　　在固態電池的技術路線方面，天際汽車副總裁姜辛指出，固態電池后續需要著重從倍率性能和溫度性能兩方面進行研究，解決高速和極寒工況續航兩大電動汽車痛點。

　　從鉛酸電池到鎳氫電池，再到今天的鋰電池，新能源汽車的發展始終圍繞著動力電池技術的迭代升級。但技術突破不是一朝一夕就能實現，正如業內人士所說，固態電池剛剛嶄露頭角，要真正成為下一代動力電池的解決方案，還有很長的路要走。（記者 樊桐杰）

　　轉自：中國能源報

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