固態(tài)電池時(shí)代即將來臨？最近一段時(shí)間，有關(guān)固態(tài)電池的消息一再出現(xiàn)，引得行業(yè)和資本市場廣泛關(guān)注。先是一月九日蔚來公布固態(tài)電池包，稱電池包總電量可達(dá)150kWh，裝配在ET7上，續(xù)駛里程將超過1000km。并透露，搭載這種技術(shù)的蔚來電動(dòng)汽車預(yù)計(jì)將于2022年四季度交付，這是首款明確確定了量產(chǎn)商業(yè)化固態(tài)電池的車型。隨后小康股份在一月二十五日其旗下新能源車品牌賽力斯召開的電動(dòng)汽車上市公布會(huì)上，推出續(xù)駛超千公里量產(chǎn)增程電動(dòng)汽車，還表示今年固態(tài)電池將量產(chǎn)裝車。除此外，近日，國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局公布了比亞迪最新的283項(xiàng)專利，其中固態(tài)電池方面公布了兩項(xiàng)專利。一月十九日寧德時(shí)代也公開了兩項(xiàng)固態(tài)電池專利：一種是固態(tài)電解質(zhì)的制備方法，一種是硫化物固態(tài)電解質(zhì)片及其制備方法。不僅如此，資本也開始跟進(jìn)。數(shù)據(jù)顯示，在資本市場，一月二十二日當(dāng)天主力資金流入257.2億元，流出234.9億元，凈流入22.32億元。不僅主力看好固態(tài)電池板塊，不少中小投資者也看好固態(tài)電池未來的前景。

僅看這些消息，很容易讓人誤以為固態(tài)電池時(shí)代馬上就要到來了。但最近動(dòng)力鋰離子電池領(lǐng)域頻繁的夸張宣傳也引起行業(yè)擔(dān)憂，新華網(wǎng)更是撰文直指新能源汽車行業(yè)“浮夸”、“吹?！憋L(fēng)氣漸濃……

那么，現(xiàn)在固態(tài)電池研發(fā)到了哪一步？真正量產(chǎn)商用還要多長時(shí)間？國聯(lián)汽車動(dòng)力鋰離子電池研究院董事長熊柏青認(rèn)為，全固態(tài)電池現(xiàn)在距商業(yè)化還很遠(yuǎn)，現(xiàn)在甚至做個(gè)演示都還很困難。10年內(nèi)完全攻克全固態(tài)難度很大。中科院物理所研究員李泓預(yù)測2022～2023年，搭載混合固液電解質(zhì)電池的產(chǎn)品將會(huì)出現(xiàn)，即行業(yè)所說的半固態(tài)電池?！段覈噲?bào)》記者日前采訪了中科院青島生物能源與過程研究所研究員崔光磊，他告訴記者，從國內(nèi)外的研發(fā)進(jìn)展來看，固態(tài)電池在汽車領(lǐng)域的商業(yè)化還要幾年時(shí)間，短時(shí)間難應(yīng)用于汽車領(lǐng)域。

固態(tài)電池仍有短板待補(bǔ)齊

俗話說：不怕不識(shí)貨，就怕貨比貨。固態(tài)電池一旦商業(yè)化將對(duì)現(xiàn)有的鋰離子電池體系帶來顛覆性影響。天津斯科蘭德能源科技公司總經(jīng)理李積剛告訴記者，固態(tài)電池的強(qiáng)項(xiàng)彌補(bǔ)了現(xiàn)有鋰離子電池的短板，但目前還有幾個(gè)不足之處有待完善。

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先看固態(tài)電池的優(yōu)勢(shì)。在李積剛看來，優(yōu)勢(shì)首先體現(xiàn)在安全性上。目前，無論是磷酸鐵鋰還是三元鋰離子電池都使用液態(tài)電解質(zhì)傳導(dǎo)離子，液態(tài)電解質(zhì)都是有機(jī)化合物，一旦發(fā)生穿刺或者形成內(nèi)部的鋰枝晶造成短路等會(huì)引發(fā)起火燃燒。固態(tài)電池沒有液態(tài)電解質(zhì)，而是無機(jī)電解質(zhì)，從原材料而言幾乎不存在起火燃燒的安全隱患。

其次，能量密度更高?，F(xiàn)有鋰離子電池的電化學(xué)窗口比較窄，磷酸鐵鋰約為3.2伏，三元鋰離子電池也僅約為3.6伏。李積剛告訴記者，高鎳材料可以實(shí)現(xiàn)更高的電壓，但受限于六氟磷酸鋰電解液體系的限制，與高電壓又不匹配?！肮虘B(tài)電池的化學(xué)窗口比較寬，可以有效匹配鋰金屬和高電壓正極?！贝薰饫谥赋觯妷涸礁邇?chǔ)存的能量越多，固態(tài)電池的能量密度約為現(xiàn)有鋰離子電池的2～3倍，甚至更高。

第三，循環(huán)壽命更長?，F(xiàn)有鋰離子電池的循環(huán)壽命普遍不長。李積剛告訴記者，鋰離子電池在充放電的過程中，正極材料會(huì)消耗一部分鋰離子，導(dǎo)致電池的容量縮減，進(jìn)而導(dǎo)致續(xù)駛里程下降。充電時(shí)從正極脫嵌的鋰離子，并不會(huì)在放電時(shí)100％回到正極，這也導(dǎo)致鋰離子越來越少。為了解決這個(gè)問題，電池公司研發(fā)了摻硅補(bǔ)鋰技術(shù)，但不能從根本上解決鋰離子被消耗的問題。而固態(tài)電池在充放電的過程中幾乎沒有鋰離子的消耗，使得固態(tài)電池的容量在很長一段時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定。

固態(tài)電池的優(yōu)點(diǎn)雖然突出，但短板也很明顯。一般來說，固體物質(zhì)的離子傳導(dǎo)率不及液體，固態(tài)電池要在固體與固體之間傳輸能量，離子傳導(dǎo)率較低是短板之一；固態(tài)電池還存在界面問題，界面之間的阻抗比較大，意味著電能在傳輸過程中發(fā)熱損耗較大，這會(huì)降低電能的利用效率；現(xiàn)有的鋰離子電池通過一系列的串并聯(lián)方式把幾千顆小電芯組合成電池包，這對(duì)電芯的一致性有較高的要求。目前，磷酸鐵鋰、三元鋰離子電池等電池的一致性都能滿足汽車動(dòng)力鋰離子電池的要求。固態(tài)電池的電芯不能做得太大，也要通過串并聯(lián)方式組合成電池包，同樣有一致性的要求。但目前固態(tài)電池的批次穩(wěn)定性較差，這給成組和BMS（電池管理系統(tǒng)）開發(fā)提出了較高要求。

短板不止這些，國家新能源汽車技術(shù)創(chuàng)新中心總經(jīng)理原誠寅提到，固態(tài)電池在高溫下性能表現(xiàn)出色，低溫環(huán)境的使用卻是一個(gè)挑戰(zhàn)。崔光磊也告訴記者，該所研發(fā)的固態(tài)電池在充電時(shí)要給電池加熱，這個(gè)短板如不彌補(bǔ)將限制固態(tài)電池的推廣使用。

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標(biāo)稱電壓：28.8V
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應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測繪、無人設(shè)備

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國內(nèi)摸索多條技術(shù)路線

目前，我國已有一批科研院所及公司投入到固態(tài)電池的研發(fā)之中，除了中科院之外，北京衛(wèi)藍(lán)、江蘇清陶、贛鋒鋰業(yè)、寧德時(shí)代、無錫海特以及我國臺(tái)灣輝能等公司都在從不同的技術(shù)路線上進(jìn)行研發(fā)。且國際上普遍流行的聚合物、氧化物、硫化物固態(tài)電池技術(shù)路線都有涉足，并且取得了一定的成果。此外，上汽、國軒高科等公司也在進(jìn)行固態(tài)電池的研發(fā)。

記者也了解到，2009年至今，中科院青島生物能源與過程研究所組建了100余人的固態(tài)鋰離子電池基礎(chǔ)研究和工程開發(fā)隊(duì)伍，在國際上首次提出“剛?cè)岵?jì)”聚合物復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)設(shè)計(jì)理念，他們用這套設(shè)計(jì)理念創(chuàng)建了離子傳輸滲流通道，進(jìn)而構(gòu)筑多元協(xié)同體系，開發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“剛?cè)岵?jì)”的聚合物復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)，并研制出大陰離子聚合物型硼酸酯鋰鹽，進(jìn)一步提升了電化學(xué)穩(wěn)定窗口、室溫離子電導(dǎo)率和離子遷移數(shù)。

正如上文所說，固態(tài)電池的界面問題困擾著全行業(yè)。崔光磊告訴記者，在這一問題上，他們提出并發(fā)展了原位固態(tài)化界面融合工藝，這項(xiàng)研究大幅度提升了固態(tài)鋰離子電池高電壓下固/固界面高穩(wěn)定性、載流子傳輸和體積形變等難題。

目前，固態(tài)電池已經(jīng)用于深潛器，但這畢竟是小眾領(lǐng)域，行業(yè)更希望能運(yùn)用于新能源汽車領(lǐng)域?！?011年起，我國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所先后建立了兩條固態(tài)鋰離子電池中試生產(chǎn)線，目前正在高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)一條裝備智能化大規(guī)模生產(chǎn)線?！贝薰饫谡f，該所先后研制出了單體能量密度200Wh/kg～300Wh/kg、單體容量可調(diào)且安全性能優(yōu)良的系列化固態(tài)鋰離子電池產(chǎn)品。此外，還研制出比能量達(dá)350Wh/kg、循環(huán)性能優(yōu)異的固態(tài)鋰離子電池產(chǎn)品，目前正在新能源汽車上進(jìn)行示范應(yīng)用。2020年，又開發(fā)出能量密度526Wh/kg的固態(tài)鋰金屬電池，在無人機(jī)領(lǐng)域成功實(shí)現(xiàn)了示范應(yīng)用。

中科院的研究成果是我國固態(tài)電池研究的一個(gè)縮影。另外，行業(yè)雖然在多條技術(shù)路線上摸索，但并不是簡單的多點(diǎn)開花，其中大部分公司選擇了統(tǒng)一的研發(fā)路線，給我國固態(tài)電池開發(fā)積累了優(yōu)勢(shì)。去年十二月，在國內(nèi)相關(guān)組織召開的固態(tài)電池技術(shù)產(chǎn)業(yè)化專家電話會(huì)議上，一位行業(yè)專家介紹，國內(nèi)公司研發(fā)氧化物固態(tài)電池的比較多，技術(shù)水平屬于全球領(lǐng)先?！叭毡竟局匾邪l(fā)硫化物固態(tài)電池，硫化物是固態(tài)電池材料中惟一能超過液態(tài)電解液離子電導(dǎo)率水平的材料，但硫化物化學(xué)活性很強(qiáng)，與空氣、有機(jī)溶劑、正負(fù)極活性材料反應(yīng)強(qiáng)烈，尤其是與水接觸后直接出現(xiàn)H2S，而H2S是有毒有臭味的氣體?！痹搶＜抑赋?，解決安全性問題是研發(fā)固態(tài)電池的初衷之一，硫化物技術(shù)路線并不一定會(huì)更安全，從成本考慮，硫化物體系的成本也更高。

還需小步快跑多方協(xié)同攻難關(guān)

在固態(tài)電池時(shí)代，我們能不能成為強(qiáng)國？這也是行業(yè)關(guān)心的話題。崔光磊說：“固態(tài)電池將是一個(gè)非常好的契機(jī)，可以助力我國從鋰電大國邁向鋰電強(qiáng)國?！?/p>

崔光磊認(rèn)為，目前我國的固態(tài)電池研究相對(duì)分散、各自為戰(zhàn)，水平參差不齊，難以形成合力?！敖ㄗh設(shè)立國家級(jí)固態(tài)電池研發(fā)平臺(tái)和創(chuàng)新中心，充分發(fā)揮平臺(tái)化、建制化優(yōu)勢(shì)，產(chǎn)出一批重大原創(chuàng)性成果和關(guān)鍵技術(shù)，幫助我國突破一批‘卡脖子’的固態(tài)電池關(guān)鍵核心技術(shù)，培養(yǎng)和造就一批專業(yè)性技術(shù)人才，建立完整固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)，助推國家能源強(qiáng)國戰(zhàn)略，進(jìn)而搶占全球固態(tài)電池發(fā)展制高點(diǎn)，提升國際話語權(quán)?！贝薰饫谡f。原誠寅也告訴記者，在固態(tài)電池的研發(fā)過程中，要聚合多方力量協(xié)同攻克難關(guān)。

在固態(tài)電池發(fā)展過程中，原誠寅認(rèn)為，基礎(chǔ)科研有很多不確定性，固態(tài)電池研發(fā)不要固定一種路線，要鼓勵(lì)多角度、多方位探索。與此同時(shí)，也應(yīng)鼓勵(lì)裝備公司加入進(jìn)來，盡早介入，可以加快固態(tài)電池推進(jìn)速度。盡管固態(tài)電池還沒有定型，標(biāo)準(zhǔn)、認(rèn)證體系也要及早考慮，防止不符合要求的產(chǎn)品流入市場，破壞得來不易的良好發(fā)展局面?！盎A(chǔ)科研不是一蹴而就的事情，應(yīng)該堅(jiān)持小步快跑?！痹\寅說。

原誠寅進(jìn)一步指出：“基礎(chǔ)科研都要為應(yīng)用服務(wù)，固態(tài)電池最終將應(yīng)用于新能源汽車，前期可能成本會(huì)比較高，要政府給予一定的支持，但是不能用傳統(tǒng)的補(bǔ)貼辦法，而應(yīng)該用商業(yè)化保險(xiǎn)的方式，用市場化方法比單純的財(cái)政補(bǔ)貼更加有效?！?/p>