目前，國(guó)際巨頭都在紛紛布局全固態(tài)電池技術(shù)，包括英國(guó)的邁克阿倫，還有戴森；德國(guó)的寶馬、大眾、奧迪、博世；美國(guó)的菲斯克；法國(guó)的博洛雷；日本的豐田、本田、東芝、日立；韓國(guó)的現(xiàn)代、三星等等。

（來(lái)源：公眾號(hào)“起點(diǎn)鋰電大數(shù)據(jù)”ID:weixin-lddsj作者：起點(diǎn)研究）

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國(guó)際巨頭紛紛布局全固態(tài)電池

陸明博士介紹，其任職的英國(guó)Ilika公司于2008年與豐田合作，豐田是固態(tài)電池第一梯隊(duì)公司。豐田早期在2007-2008年的時(shí)候，就已經(jīng)著手全固態(tài)電池的研究，當(dāng)時(shí)Ilika公司受豐田委托，開始研發(fā)全固態(tài)電池電解質(zhì)。所以Ilika公司從2008年開始，做了豐田的項(xiàng)目已達(dá)5-6年的時(shí)間，是極早進(jìn)入全固態(tài)電池研發(fā)領(lǐng)域的公司。

目前，國(guó)際巨頭都在紛紛布局全固態(tài)電池技術(shù)，包括英國(guó)的邁克阿倫，還有戴森；德國(guó)的寶馬、大眾、奧迪、博世；美國(guó)的菲斯克；法國(guó)的博洛雷；日本的豐田、本田、東芝、日立；韓國(guó)的現(xiàn)代、三星等等。

陸明博士稱，大家比較關(guān)心國(guó)內(nèi)的情況，我國(guó)的固態(tài)電池研究也并不落后，且起步也較早，國(guó)內(nèi)的產(chǎn)量非常大，特別是液態(tài)電池的產(chǎn)量非常大。Ilika公司與國(guó)內(nèi)非常多車企都有接觸，發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)對(duì)固態(tài)電池方面跟得比較緊。

據(jù)了解，國(guó)內(nèi)的兩大巨頭，寧德時(shí)代與比亞迪都有布局全固態(tài)電池，并且投入了非常大的人力與資金。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上最早宣布量產(chǎn)全固態(tài)電池的是清陶，清陶宣布量產(chǎn)的產(chǎn)量是0.5GWh。

02

三大技術(shù)路線，誰(shuí)能勝出？

現(xiàn)在全固態(tài)電池重要的技術(shù)路線方面，市場(chǎng)公認(rèn)的可以分為三種，一種是聚合物，一種是硫化物，還一種是氧化物全固態(tài)電池。

每一種技術(shù)路線都有其優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)。豐田選擇是的硫化物路線，Ilika公司選擇氧化物路線，法國(guó)公司博洛雷選擇聚合物路線。

首先說一下豐田公司。豐田是最早進(jìn)入全固態(tài)電池研究的公司。實(shí)際上可以把硫系與氧化物做一個(gè)比較：化學(xué)性能方面，氧化物固態(tài)電池的穩(wěn)定性更高，硫系是比較差的。其它的指標(biāo)如導(dǎo)電率、界面阻抗等方面，差別并不大。

加工成本方面，硫系加工成本比較高，氧化物方面成本較低。但是從集成方面看，硫系則更容易一些，氧化物則比較弱。

從聚合物看，與硫系及氧化物相比，不占優(yōu)勢(shì)。但是比如容易集成方面，還是有一些優(yōu)勢(shì)的。但聚合物固態(tài)電池的制造成本也是一個(gè)劣勢(shì)。法國(guó)博洛雷的固態(tài)電池實(shí)際上已配套了2000多輛汽車，但是熱管理方面無(wú)優(yōu)勢(shì)。聚合物固態(tài)電池要保證電池的溫差，對(duì)電池的熱管理要求高，造成的負(fù)擔(dān)較重，要花費(fèi)較高的能量與成本，這新增了聚合物固態(tài)電池量產(chǎn)的難度。

市場(chǎng)認(rèn)為硫系非常好，硫化物固態(tài)電池裝機(jī)后各項(xiàng)指標(biāo)及示范效果都不錯(cuò)。不過，豐田于2017、2018年的時(shí)候宣布三年后量產(chǎn)全固態(tài)電池，但實(shí)際上目前仍未量產(chǎn)。未量產(chǎn)的重要原因，或者說最大的問題，一方面是硫系的化學(xué)穩(wěn)定性比較差，導(dǎo)致產(chǎn)線要額外新增非常多的防護(hù)措施，設(shè)計(jì)方面也要想到更多防護(hù)辦法，包括封裝。

另一方面是電池做好之后，操作過程中，這個(gè)電池在使用方面，是非常脆弱的?？偟膩?lái)說，硫系技術(shù)非常好，甚至在某種程度上超過氧化物，但是硫系全固態(tài)電池的商業(yè)化，最大的障礙是成本。

Ilika公司也考慮到這一點(diǎn)，所以選擇氧化物技術(shù)路線。氧化物也有技術(shù)難點(diǎn)，但是氧化物全固態(tài)電池的技術(shù)難點(diǎn)一旦突破了之后，它在商用、大規(guī)模量產(chǎn)方面，成本競(jìng)爭(zhēng)力就非常強(qiáng)。

當(dāng)然，現(xiàn)在還無(wú)法判斷哪種技術(shù)路線最終能夠勝出。但是通過Ilika公司的具體相關(guān)經(jīng)驗(yàn)看，陸明博士認(rèn)為，假如單純從技術(shù)方面去講，假如是做學(xué)術(shù)、發(fā)文章的話，這是一個(gè)方面，但是未來(lái)大規(guī)模商用、量產(chǎn)的考慮，可能技術(shù)占一部分，但不是全部。

03

全固態(tài)電池制造工藝之絲網(wǎng)印刷

氧化物是電導(dǎo)率比較低，Ilika公司通過將中間的電解質(zhì)做得非常薄，來(lái)彌補(bǔ)它的缺點(diǎn)。

據(jù)陸明博士介紹，Ilika公司生產(chǎn)的全固態(tài)電池采用的工藝，是印刷工藝?，F(xiàn)在Ilika公司還在做一些測(cè)試，一旦材料和技術(shù)上有所突破的話，將來(lái)商業(yè)化的前景是非常好的。為何呢？因?yàn)镮lika公司采用的是絲網(wǎng)印刷的技術(shù)，這個(gè)技術(shù)與傳統(tǒng)的薄膜電池，際上它的工藝路線是大體相當(dāng)?shù)?，它最吸引人的地方是，可以根?jù)絲網(wǎng)的模板印出不同形狀的電池，另外的優(yōu)勢(shì)是絲網(wǎng)印刷比較容易上量。

當(dāng)然，絲網(wǎng)印刷也存在一些技術(shù)難點(diǎn)，比如如何保證電芯的一致性、如何控制它的呼吸（即充電與放電時(shí)的膨脹與收縮）等，這些都是技術(shù)難點(diǎn)。但難點(diǎn)一旦解決的話，它的量產(chǎn)成本將呈現(xiàn)直線式下降。

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Ilika全固態(tài)電池正極

Ilika全固態(tài)電池的正極材料，與三元相同，目前采用111，能量密度可達(dá)到300Wh/Kg-350Wh/Kg；今年三季度后將采用811，繼續(xù)提高能量密度，大概明年六月份可實(shí)現(xiàn)400Wh/Kg；811驗(yàn)證之后，封裝將運(yùn)用新技術(shù)，目標(biāo)是達(dá)到480Wh/Kg；最終的目標(biāo)是2025年達(dá)到550Wh/Kg這樣的要求。這個(gè)也是政策的要求。

陸明博士的補(bǔ)充：Ilika的最新動(dòng)態(tài)方面，在三月前，即英國(guó)政府宣布居家令以后，Ilika當(dāng)時(shí)舉辦了一個(gè)新股發(fā)行的活動(dòng)，面向股東招股。當(dāng)時(shí)在倫敦進(jìn)行。原計(jì)劃是募集800萬(wàn)英磅，但實(shí)際上超額認(rèn)購(gòu)，達(dá)到1500萬(wàn)英磅。這說明在疫情這么嚴(yán)重的情況下，很多經(jīng)濟(jì)活動(dòng)都受到影響的情況下，Ilika仍獲超額認(rèn)購(gòu)近一倍，這說明市場(chǎng)對(duì)全固態(tài)電池極其看好。

05

互動(dòng)交流環(huán)節(jié)（節(jié)選）

問：Ilika的負(fù)極材料是什么？

陸明博士：負(fù)極方面，可能很多固態(tài)電池用的是鋰，但是我們不用鋰，原因是鋰太活躍了，我們采用的是硅碳組合。

問：可以多介紹一下印刷技術(shù)嗎？這個(gè)技術(shù)難度在哪里？是尺寸還是厚度？

陸明博士：簡(jiǎn)單介紹一下印刷技術(shù)。不了解大家對(duì)太陽(yáng)能光伏解有多少。實(shí)際上光伏的技術(shù)脈絡(luò)，最開始的時(shí)候是單晶硅，即單晶硅切片做成光伏板。但是單晶硅太貴，后來(lái)采用了多晶硅。多晶硅的轉(zhuǎn)化效率可能不如單晶硅，但是成本要低一些。但人們還是覺得成本過高，所以采用了絲網(wǎng)印刷，也就是薄膜太陽(yáng)能。雖然薄膜太陽(yáng)能的光電轉(zhuǎn)化效率要比前面兩種低，但可以非常低成本地量產(chǎn)。這與我們做固態(tài)電池的技術(shù)路線相似。我們一開始做固態(tài)電池的時(shí)候，采用的是做到單晶硅片上，但顯然，這并不適合應(yīng)用于電動(dòng)汽車。所以我們采用的是絲網(wǎng)印刷，直接印正極，印負(fù)極。

印刷的過程中要加壓、要加溫度。這些是難點(diǎn)。

問：全固態(tài)電池將首先應(yīng)用到哪種車型上？

陸明博士：全固態(tài)電池最終用于什么車型上，取決于PACK。現(xiàn)在說可能為時(shí)尚早。

全固態(tài)電池也可以用于其它方面，比如手機(jī)與筆記本電腦。

問：全固態(tài)電池的生產(chǎn)要用到什么新材料？現(xiàn)有材料是造滿足氧化物全固態(tài)電池的生產(chǎn)？

陸明博士：現(xiàn)有的原材料體系能滿足全固態(tài)電池的需求。

問：全固態(tài)電池將給設(shè)備領(lǐng)域帶來(lái)什么機(jī)會(huì)？

陸明博士：全固態(tài)電池的工藝方面涉及一些設(shè)備，我們公司現(xiàn)在用的是德國(guó)的設(shè)備。當(dāng)然，國(guó)產(chǎn)設(shè)備也有非常大的機(jī)會(huì)，前提是要做一些驗(yàn)證。

問：全固態(tài)電池如何才能大規(guī)模配套新能源汽車？

陸明博士：全固態(tài)電池應(yīng)用于汽車領(lǐng)域，挑戰(zhàn)挺大。第一方面性能方面要保證；第二方面是成本要降下來(lái)。按國(guó)外的預(yù)測(cè)，到2025-2030年，電池的成本要降至100-80美元每瓦時(shí)。

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有關(guān)陸明博士

陸明先生畢業(yè)于英國(guó)南安普頓大學(xué)，獲得碩士，博士學(xué)位?，F(xiàn)任英國(guó)Ilika公司的業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)，負(fù)責(zé)全固態(tài)鋰離子電池的業(yè)務(wù)發(fā)展。

陸明博士是美國(guó)OSA的正式會(huì)員，在鈮酸鋰的制備研究等方面擁有多項(xiàng)美國(guó)專利、歐洲專利及PCT國(guó)際專利，在國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議和期刊上發(fā)表了二十多篇論文，應(yīng)邀在多個(gè)國(guó)際會(huì)議、研究機(jī)構(gòu)等發(fā)表學(xué)術(shù)演講，在準(zhǔn)相位二次倍頻晶體研究和制備等領(lǐng)域取得了突出的成果。

有關(guān)Ilika公司

Ilika（LON：IKA）成立于2004年，是世界領(lǐng)先的固態(tài)電池技術(shù)開發(fā)商和新材料研發(fā)公司。2010年于倫敦證券交易所上市

自2008年起，Ilika與豐田合作開發(fā)固態(tài)動(dòng)力鋰電池技術(shù)。ilika擁有固態(tài)電池核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)。通過IP授權(quán)的方式將其固態(tài)電池技術(shù)運(yùn)用在包括新能源汽車和運(yùn)輸、電站、智能建筑、醫(yī)療等行業(yè)。

自2018年開始，公司全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目（Goliath項(xiàng)目），是在現(xiàn)有成熟的固態(tài)電池基礎(chǔ)上，將全固態(tài)電池技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，以滿足《英國(guó)政府新能源汽車2025產(chǎn)業(yè)規(guī)劃》對(duì)動(dòng)力鋰電池的要求。具有體積小，重量輕（是現(xiàn)有的50%），能量密度高（現(xiàn)有的2-3倍），安全可靠，快速充電（10分鐘），長(zhǎng)壽命等特點(diǎn)（循環(huán)5000次以上），已有多家戰(zhàn)略合作伙伴參與到該項(xiàng)目中。

Ilika（在過去的10年時(shí)間里致力于新材料的研發(fā)。其產(chǎn)品應(yīng)用于包括新能源汽車、特種航天及電子元件等在內(nèi)的眾多領(lǐng)域。同包括豐田，本田，羅爾斯羅伊斯，希捷等世界著名大公司建立了長(zhǎng)期合作伙伴關(guān)系。

公司總部位于英國(guó)，同時(shí)在德國(guó)、美國(guó)，我國(guó)及日本等地開展業(yè)務(wù)。

陸明博士談全固態(tài)電池：氧化物、硫化物、聚合物，哪一種技術(shù)路線能勝出？