鉅大LARGE | 點擊量：719次 | 2022年04月26日
全固態(tài)鋰電池距離市場化還有多遠？
國內(nèi)外公司爭相布局，固態(tài)電池成趨勢
固態(tài)電池，顧名思義是一種使用固體電極和固體電解質的電池。由于固態(tài)電池電極和電解質都由固態(tài)物質制成，其固態(tài)電解質不可燃、無腐蝕、不揮發(fā)、不漏液，同時也克服了鋰枝晶現(xiàn)象，即使被加熱到非常高的溫度，也不會著火，因而安全性更高。搭載全固態(tài)鋰離子電池的汽車，自燃概率會大大降低?？梢哉f，是下一代新能源汽車動力鋰電池的理想對象。
目前，越來越多的國內(nèi)外公司和研究機構將重心集中到了全固態(tài)鋰離子電池上，也有不少汽車廠商都透露過基于固態(tài)電池打造電動汽車的計劃。比如，大眾曾宣布計劃研發(fā)續(xù)航1000km固態(tài)電池；豐田汽車預計2022年完成固態(tài)電池的研發(fā)工作，并計劃于2030年實現(xiàn)量產(chǎn)；日本經(jīng)濟省更是在2017年宣布出資16億日元，聯(lián)合豐田、本田、日產(chǎn)、松下、GS湯淺、東麗、旭化成、三井化學、三菱化學等國內(nèi)優(yōu)秀產(chǎn)業(yè)鏈力量，共同研發(fā)固態(tài)電池，希望2030年實現(xiàn)800公里續(xù)航目標。
所謂全固態(tài)鋰離子電池是一種在工作溫度區(qū)間內(nèi)所使用的電極和電解質材料均呈固態(tài)，不含任何液態(tài)成分的鋰離子電池。全固態(tài)鋰離子電池由于采用高熱穩(wěn)定性的固態(tài)電解質，代替了易燃的常規(guī)有機溶劑電解液，電池燃燒問題可以得到有效解決。搭載全固態(tài)鋰離子電池的汽車，自燃概率會大大降低，可以說是下一代新能源汽車動力鋰電池的理想對象。
一項新技術的橫空出世并不意味著能夠馬上進入尋常百姓家，很重要的一點在于這項技術在可量產(chǎn)的情形下，是否具備經(jīng)濟性，這也是贏得市場認可的關鍵。固態(tài)鋰離子電池從研究層面到產(chǎn)業(yè)化階段再到走入b端客戶手中，必須在產(chǎn)業(yè)化的過程中，探索關于工藝、裝備、材料等逐步定型，及降低成本的可行化路徑。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
全固態(tài)鋰離子電池的固態(tài)界面接觸性是重要的技術難點，也就是電解質與電極之間形成高電阻界面問題，還存在技術不確定性，未來還要較長時間的科研攻關。就儲能性能來說，全固態(tài)鋰離子電池并非完美無缺，其最大的一個缺點就是高倍率放電性能極差，原因就是鋰離子的固態(tài)擴散速度比在溶液里擴散慢得多。不過一旦前面這些問題能夠有效解決，必將在未來掀起一場新的電池革命。
由于兼顧安全性和續(xù)航里程優(yōu)勢，固態(tài)鋰離子電池為動力鋰電池向高比能方向發(fā)展帶來了更多的可能性。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。
搭載全固態(tài)鋰離子電池的汽車，自燃概率會大大降低。可以說，是下一代新能源汽車動力鋰電池的理想對象。全固態(tài)鋰離子電池是未來的發(fā)展方向，但還要較長時間的科研攻關。預計全固態(tài)鋰離子電池會在2025-2030年之間取得突破。
固態(tài)鋰離子電池究竟什么時候能量產(chǎn)，關系著新能源汽車何時才能真正意義上進入市場，因此固態(tài)電池發(fā)展的一舉一動始終牽動著行業(yè)神經(jīng)。過去五年來，有關固態(tài)電池技術突破的消息不絕于耳，但最終幾乎所有的結果都停留在試驗室階段，有關量產(chǎn)商業(yè)化卻始終沒有明確答案。
國家新能源汽車重點科技專項首席專家歐陽明高院士也曾指出，國內(nèi)不少科研院所、公司布局固態(tài)電池領域，中科院寧波材料所跟贛鋒鋰業(yè)合作，正在推進其產(chǎn)業(yè)化，計劃2019年量產(chǎn)固態(tài)電池。
作為新能源汽車的心臟，動力鋰電池無疑會決定新能源汽車的未來。業(yè)內(nèi)人士普遍認為，動力鋰電池未來發(fā)展路徑是電解質從液態(tài)、半固態(tài)、固液混合到固態(tài)，最終必將實現(xiàn)全固態(tài)的過程。這促使初創(chuàng)公司，大學和特斯拉等知名巨頭對電池技術的新一輪投資和研究。
然而，固態(tài)電池想要進一步發(fā)展，尚需解決多重難題。
周楠告訴第一電動：固態(tài)電解質是固態(tài)電池發(fā)展的關鍵，固態(tài)電池沒有液體的浸潤，同時也不要隔膜，只用把固態(tài)電解質當成隔膜，放在正極極片和負極極片當中，那么金屬物質的材料就變得尤為關鍵。
電解質材料是全固態(tài)鋰離子電池技術的核心，目前固態(tài)電解質的研究重要集中在三大類材料：聚合物、氧化物和硫化物。聚合物高溫性能好，已經(jīng)有商業(yè)化的應用案例；氧化物循環(huán)性能良好，適用于薄膜柔性結構；硫化物電導率最高，是未來重要方向。
不過，目前還有幾個具體難題要克服：
一是界面的導電率，固態(tài)電池導電率要維持在在適當?shù)乃剑荒苓^高，也不能過低，這樣的材料非常難開發(fā)。
二是沒有找到即兼顧高倍率又能快充的復合性材料，現(xiàn)在用的固態(tài)電解質材料只能容納其中某一方面特性。
一位不愿留名的業(yè)內(nèi)人士也表達了相同的看法。他認為：固態(tài)電解質具有高的電阻，在功率密度方面還存在一些待解決的問題，要從固態(tài)電解質、正負極材料上著手。電導率、電池倍率、電池制備效率、成本控制方面都存在不小的挑戰(zhàn)，一旦這些問題能夠有效解決，必將在未來掀起一場新的電池革命。
