2022年，在一定程度上可以稱得上是固態(tài)電池的量產(chǎn)上車元年。

前有搭載贛鋒鋰電第一代固態(tài)電池的50臺東風風神E70在江西新余首發(fā)并交付，后有國軒高科宣布其360Wh/Kg三元半固態(tài)電池將在今年實現(xiàn)量產(chǎn)，蔚來汽車早在2021年初就發(fā)布的固態(tài)電池也將在今年年底或明年年初量產(chǎn)。

這些消息證明了固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展已經(jīng)邁出了重要一步。

作為當前動力電池領域最活躍的研究方向，固態(tài)電池被視為是下一代電池技術的高地。那么，固態(tài)電池到底有哪些優(yōu)勢？固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化面臨的主要困難有哪些？從半固態(tài)電池到真正的全固態(tài)電池，還需要多長時間？

6月9日，車云聯(lián)合國家新能源汽車技術創(chuàng)新中心，召開第24期車云會暨國創(chuàng)中心第23期技術沙龍活動，來自固態(tài)電池企業(yè)的代表和行業(yè)專家齊聚一堂，分享和討論了固態(tài)電池的最新相關研究成果、發(fā)展動態(tài)和示范應用情況。

參與的主要嘉賓為：

鄒廣才丨國家新能源汽車技術創(chuàng)新中心副總經(jīng)理

王建濤丨國聯(lián)汽車動力電池研究院有限責任公司副總經(jīng)理

吳  凡丨中國科學院物理研究所特聘研究員、博士生導師

林宛妘丨臺灣輝能科技股份有限公司市場研究部負責人

李  崢丨清陶（昆山）能源發(fā)展股份有限公司總經(jīng)理

林  久丨浙江鋒鋰新能源科技有限公司副總經(jīng)理

朱星寶丨哈爾濱工業(yè)大學教授、博士生導師

動力電池是新能源汽車最重要的零部件，約占整車成本的三分之一，被譽為新能源汽車的心臟，直接決定了車輛的續(xù)航和安全等性能。

目前動力電池普遍采用液態(tài)鋰離子電池，但這種傳統(tǒng)鋰電池正進入發(fā)展瓶頸期，能量密度接近極限，而且安全問題始終無法徹底解決。

1991年至今，液態(tài)鋰電池能量密度以每年3%增速提高，目前達到240-260Wh/kg，工藝極限為300Wh/kg左右。續(xù)航里程是電動車追求的重要指標，要想提升續(xù)航，就得不斷提升電池的能量密度。

其次，液態(tài)鋰離子電池中的電解液是造成電池安全事故的主要原因，全球電池引發(fā)的典型安全事件發(fā)生頻率呈上升趨勢，電動車起火事故更是層出不窮，鋰電池安全問題成為社會各界的關注重點。

因此，新能源行業(yè)需要新的電池技術突破，以滿足日益增長的市場需求。就在這樣的背景下，固態(tài)電池技術脫穎而出，成為重要發(fā)展路線。

固態(tài)電池顧名思義，其最大的特征就是固態(tài)。鋰離子電池主要由正極、負極、電解質(zhì)和隔膜四部分組成，傳統(tǒng)液態(tài)鋰離子電池使用的是液態(tài)電解質(zhì)，稱之為電解液。而固態(tài)電池的不同之處就在于用固態(tài)電解質(zhì)代替了液態(tài)電解質(zhì)，而且固態(tài)電解質(zhì)還能承擔起隔膜的作用，因此也省去了隔膜。

國家新能源汽車技術創(chuàng)新中心副總經(jīng)理鄒廣才表示，固態(tài)鋰電池采用電化學性能穩(wěn)定且不易燃的固態(tài)電解質(zhì)材料代替電解液和隔膜，消除了泄露和燃燒的風險，具有較高的能量密度和安全性，是下一代電池普遍認可的主要方向。

“之所以固態(tài)電池會這么受關注，實際上是因為傳統(tǒng)的液態(tài)鋰電池遇到了難以解決的技術痛點，”清陶（昆山）能源發(fā)展股份有限公司總經(jīng)理李崢表示，其中最核心的就是安全問題。

其次是能量密度，他認為相較于液態(tài)鋰電池來說，固態(tài)鋰電池并不只是一個產(chǎn)品，更多是一個全新的體系，依據(jù)這樣的體系可以突破當前鋰電池能量密度的天花板。

最后是成本問題，由于原材料價格上漲，導致鋰電池的成本壓力越來越大。固態(tài)電池可以通過進一步優(yōu)化系統(tǒng)集成，減少安全防護的成本，在整個系統(tǒng)層面降低整個鋰電池應用的成本。

正是在能量密度、安全性和成本等方面所具有的諸多優(yōu)勢，讓業(yè)界對固態(tài)電池技術的發(fā)展產(chǎn)生了很高的關注和期望。

相較于目前已經(jīng)成熟的液態(tài)鋰離子電池產(chǎn)業(yè)，固態(tài)電池作為一條新的路線，在實現(xiàn)量產(chǎn)裝車的過程中，還面臨一些技術和產(chǎn)業(yè)化方面的挑戰(zhàn)。

國聯(lián)汽車動力電池研究院有限責任公司副總經(jīng)理王建濤總結了固態(tài)電池領域目前存在的一些問題：

其一，低成本固態(tài)電解質(zhì)材料問題，綜合性質(zhì)優(yōu)異的滿足大規(guī)模應用需求的低成本電解質(zhì)材料仍較缺乏；

其二，電解質(zhì)與正負極材料的界面匹配性問題，正負極材料與固態(tài)電解質(zhì)界面存在化學、電化學不兼容的問題；

其三，大容量電池工程化制備工藝及專用設備問題，滿足大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的電池制備工藝及關鍵設備有待進一步開發(fā)；

其四，循環(huán)過程中的界面穩(wěn)定性問題，正負極材料與固態(tài)電解質(zhì)存在力學不兼容，固-固界面隨循環(huán)剝離。

總之，固態(tài)電池從材料選擇、結構設計、電池工藝及關鍵設備等都與現(xiàn)有傳統(tǒng)鋰離子電池有較大區(qū)別，尚未形成完整成熟的產(chǎn)業(yè)鏈。

李崢則認為，固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化難點在于沒有參照物，它是一個全新的領域。

他以液態(tài)電池作比較，從1991年商業(yè)化量產(chǎn)以后，液態(tài)電池一直在做工藝的改進和材料的改進，但是整體來說有一條明確的路徑。而固態(tài)電池因為是從材料體系上有創(chuàng)新，所以最大的難點就是沒有參照物。

鄒廣才指出，固態(tài)電池在不斷提高工藝技術水平和提高產(chǎn)品良率的同時，降低它的開發(fā)制造成本，構造完整的固態(tài)電池供應鏈體系，提升固態(tài)電池的各項性能指標，都是行業(yè)現(xiàn)在正在面臨的問題，也是大家關注的熱點。

固態(tài)電解質(zhì)作為固態(tài)電池核心技術，存在聚合物、氧化物、硫化物和鹵化物等多種材料路線，成為各大企業(yè)和研發(fā)機構的技術攻關重點。在本期車云會上，各位專家也帶來了固態(tài)電池電解質(zhì)材料技術研發(fā)的最新進展。

據(jù)中國科學院物理研究所特聘研究員、博士生導師吳凡介紹，其團隊從2019年1月份開始，在中科院物理所陳立泉院士和李泓老師的帶領下，開始推進硫化物全固態(tài)電池及關鍵材料的研發(fā)工作。

近年來，他們在硫化物固態(tài)電解質(zhì)材料的合成、制備以及硫化物固態(tài)電解質(zhì)材料高離子電導率機理和與硫化物相兼容匹配的高能量密度正負極活性材料，以及硫化物本身的穩(wěn)定性，空氣穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性，還有硫化物的電化學穩(wěn)定性提出新的應變穩(wěn)定化理論，來提升硫化物材料的力學穩(wěn)定性，以及在硫化物全固態(tài)電芯的能量密度層面提出定制化的開發(fā)和設計。

國聯(lián)汽車動力電池研究院有限責任公司副總經(jīng)理王建濤重點介紹了他們在低成本、批量化的電解質(zhì)材料方面開展的工作。

在硫化物固態(tài)電解質(zhì)材料開發(fā)方面，起源于2015年，國聯(lián)公司的硫化物電解質(zhì)材料經(jīng)過幾次迭代，到2021年的離子導電率已經(jīng)提升到了6 mS/cm，并且建成了噸級的制備能力。

在鹵化物電解質(zhì)材料開發(fā)方面，2021年通過陰陽離子的互摻雜，提高了鹵化物固態(tài)電解質(zhì)的電化學窗口，穩(wěn)定了電化學電位達到了4.5 V，目前形成了授權的發(fā)明專利大概有20余項。

固態(tài)電池企業(yè)臺灣輝能科技股份有限公司市場研究部負責人林經(jīng)理表示，輝能目前主要有的技術包含MAB固態(tài)成組技術，ASM主動安全機制、LCB優(yōu)化界面阻抗以及變性技術，還電解質(zhì)本質(zhì)上的安全性，這些技術可以幫助他們搭建出新的護城河。

此外，輝能可以提供從Inlay、電芯、模塊到電池包等一系列的完整產(chǎn)品解決方案，如果車廠想要提高它生產(chǎn)和配置效率的話，可以直接使用輝能的VDA模塊，能夠幫助車廠把汽車的電池包做一個比較簡單的安裝。

作為鋰電池產(chǎn)業(yè)重要上游供應商，贛鋒鋰業(yè)是目前全球最大的金屬鋰供應商，占市場份額50%左右。近年來，贛鋒鋰業(yè)也將觸角延伸到下游電池制造行業(yè)，成立了贛鋒鋰電，并將固態(tài)電池作為重要業(yè)務方向。

目前，贛鋒鋰電的第一代固態(tài)電池已經(jīng)實現(xiàn)了裝車，而且預計規(guī)劃的2GWh第一代固態(tài)電池產(chǎn)能在今年會逐步釋放。

在本期車云會上，浙江鋒鋰新能源科技有限公司副總經(jīng)理林久表示透露了其在固態(tài)電池電解質(zhì)開發(fā)方面的情況，贛鋒鋰電在氧化物和硫化物等材料產(chǎn)品上都已經(jīng)達到了量產(chǎn)情況。其中，氧化物從2018年開始就已經(jīng)量產(chǎn)，現(xiàn)在已經(jīng)投用的產(chǎn)線一個是100噸/年，在建的一個1000噸/年，預計到明年年中會投產(chǎn)。

“對于固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)來說，目前所處的階段可以認為是固態(tài)電池的第一個發(fā)展階段，稱為第一代固態(tài)電池，也就是大家常說的固液混合或者半固態(tài)電池?！?/span>

清陶（昆山）能源發(fā)展股份有限公司總經(jīng)理李崢認為，第一代固態(tài)電池和當前液態(tài)鋰電池在很多材料方面可以沿用，目前清陶的昆山工廠、江西宜春工廠已經(jīng)具備了第一代固態(tài)電池的量產(chǎn)體系。

對于第二代固態(tài)電池，目前清陶已經(jīng)完成了小試進入了中試的階段，預計2024年可以SOP。據(jù)李崢介紹，其液含量目標降到了5%以下，而且完全沒有任何隔膜，能量密度定義在400Wh/kg-500Wh/kg。

與此同時，清陶正在進一步籌劃小試階段的是第三代的電池，也就是我們定義真正的全固態(tài)電池。

對于全固態(tài)電池究竟多久能實現(xiàn)量產(chǎn)應用，李崢并沒有給出明確的答案，他只表示，全固態(tài)電池的量產(chǎn)時間和用戶的需求動力是直接相關的。

但國外已經(jīng)有一些大型車企公開了全固態(tài)電池的量產(chǎn)時間表：豐田計劃在2025年前實現(xiàn)全固態(tài)電池小規(guī)模量產(chǎn)；日產(chǎn)計劃在2028年正式投產(chǎn)全固態(tài)電池；寶馬計劃在2025年前推出應用固態(tài)電池的原型車，并于2030年前應用于量產(chǎn)車；奔馳投資輝能，計劃2028年實現(xiàn)固態(tài)電池批量生產(chǎn)。

固態(tài)電池在能量密度和安全性等方面優(yōu)勢明顯，是下一代動力電池技術的必爭之地。

在產(chǎn)業(yè)化應用方面，目前一些走在前面的固態(tài)電池的企業(yè)，已經(jīng)宣布相應的固態(tài)電池產(chǎn)品將在年內(nèi)量產(chǎn)，固態(tài)鋰電池大規(guī)模上車的步伐越來越近。

但距離真正意義上的全固態(tài)電池，尚有一段不小的距離，大概的時間節(jié)點將會在2025年或者更遲。

我就知道你“在看”