當前全球汽車產(chǎn)業(yè)電動化浪潮浩浩蕩蕩，電動汽車銷量上升速度也是風馳電掣。然而頻繁發(fā)生的電動汽車燃燒事件，成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的“阿克琉斯之踵”；動力鋰電池亟待建立安全“防火墻”，而固態(tài)電池正是以安全著稱。

（來源：公眾號“電池我國”ID：cbea_battery作者：馬云騰）

1防火墻

據(jù)了解，與傳統(tǒng)動力鋰離子電池相比，固態(tài)電池最突出的優(yōu)點是安全性。具有不可燃、耐高溫、無腐蝕、不揮發(fā)的特性，防止了傳統(tǒng)鋰離子電池中的電解液泄露、電極短路等現(xiàn)象，降低了電池組關(guān)于溫度的敏感性，根除安全隱患。

日前，合眾汽車與清陶能源達成全面深度合作，雙方將共同推進固態(tài)電池的研發(fā)與應(yīng)用。清陶能源將作為合眾汽車唯一的固態(tài)動力鋰電池合作伙伴，為合眾汽車供應(yīng)高安全固態(tài)動力鋰電池解決方法，助力合眾汽車旗下品牌哪吒汽車為廣大用戶帶來更為安心無憂、暢快便捷的智能出行體驗。

合眾汽車首席研發(fā)官王可峰表示，雙方將共同推動固態(tài)電池新能源汽車的量產(chǎn)，合眾汽車旗下第二款量產(chǎn)車哪吒U也將由此成為全球首款搭載固態(tài)電池的量產(chǎn)車。目前，雙方已經(jīng)進行了近兩年的聯(lián)合研發(fā)和測試，計劃十月份申報工信部通告，年底前量產(chǎn)500臺。

與傳統(tǒng)鋰離子電池相比，固態(tài)電池采用固態(tài)電解質(zhì)替代傳統(tǒng)的易燃電解液，同時可采用金屬鋰負極和高電壓正極等新型材料，擁有極高的發(fā)展?jié)摿Γ徽J為是最有可能成為下一代動力鋰電池的技術(shù)路線。我國科學(xué)院院士歐陽明高曾公開表示，基于各國動力鋰電池技術(shù)路線的比較，短時間來看是液態(tài)電解液的鋰離子電池，發(fā)展高鎳三元正極和硅炭負極，中長期將從液態(tài)電解質(zhì)逐步過渡到全固態(tài)電池。

“目前新能源汽車動力鋰電池已經(jīng)歷鉛酸電池、鎳氫電池、液態(tài)鋰離子電池，進入三元時代，但三元電池能量密度和安全性仍然不能滿足政府和市場的需求?！惫ば挪颗嘤?xùn)中心汽車專家張翔表示，固態(tài)電池被日本、我國、美國、歐洲、韓國的資本普遍看好，預(yù)計到2025年開始小批量進入市場，將成為電動汽車取代燃油汽車的利器。

值得注意的是，今年五月，據(jù)外媒報道三星正計劃與現(xiàn)代合作開發(fā)電動汽車，其固態(tài)電池未來或?qū)?yīng)用于現(xiàn)代汽車的電動汽車上。在此前的三月，三星高等研究院與三星日本研究中心表示，三星已研發(fā)出一種高性能的固態(tài)電池，這種電池的循環(huán)壽命超過1000次，可以讓電動汽車在單次充電的情況下行駛800公里。

事實上，全球主流車企和動力鋰電池巨頭公司都在加速研發(fā)固態(tài)電池技術(shù)。大眾將在歐洲建廠生產(chǎn)固態(tài)電池，預(yù)計在2024-2025年間實現(xiàn)量產(chǎn)；寶馬則于2017年開始牽手SoildPower開發(fā)固態(tài)電池；豐田與松下宣布成立合資公司生產(chǎn)固態(tài)電池，戴姆勒牽手加拿大魁北克水電公司加速固態(tài)電池應(yīng)用，固態(tài)電池的量產(chǎn)節(jié)奏呈現(xiàn)日漸加快之勢。

國內(nèi)車企也不甘示弱。2019年年初，天際汽車就推出了首款搭載固態(tài)電池的ME7樣車，據(jù)說量產(chǎn)車型會在2021年正式上市，能量密度將會達到300Wh/kg，同年四月就跟輝能科技達成了合作關(guān)系。

同年八月，蔚來汽車也跟輝能科技達成了戰(zhàn)略合作關(guān)系，雙方將共同致力于固態(tài)電池的研發(fā)，產(chǎn)品也會首先供應(yīng)給蔚來旗下車型使用。同年九月，愛馳汽車也跟輝能科技展開合作，雙方也會推進固態(tài)電池相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用和開發(fā)。

從電池生產(chǎn)公司的布局來看，比亞迪表示，正在積極推進固態(tài)電池項目商用；國軒高科2019年推出了半固態(tài)電池的試生產(chǎn)線；寧德時代在聚合物固態(tài)鋰金屬電池和硫化物基固態(tài)電池方向都有研究；贛鋒鋰業(yè)年產(chǎn)億瓦時級第一代固態(tài)鋰離子電池研發(fā)中試生產(chǎn)線已建成試產(chǎn)；江蘇衛(wèi)藍2019年舉辦了固態(tài)電池項目奠基，計劃于2020年建成年產(chǎn)0.1GWh固態(tài)電池生產(chǎn)線；輝能科技稱2023年將開始全固態(tài)電池試產(chǎn)，2024年全固態(tài)電池量產(chǎn)。

2十年磨劍

誠然，固態(tài)電池是非常理想的新型電池，但是在產(chǎn)業(yè)化過程中仍面對不少問題，要實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)仍需時日。

據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析，從液態(tài)到固態(tài)，對電池結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)來說都是一個巨大變革，而這種革命對電池公司而言并不容易?，F(xiàn)在液態(tài)電池的生產(chǎn)是在極片之間注入電解液，而固態(tài)電池內(nèi)部是固體，這就決定不可能用現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝、設(shè)備生產(chǎn)固態(tài)電池，這對電池生產(chǎn)公司是一項很大的挑戰(zhàn)。

“固態(tài)電池以及其他新的電池技術(shù)都面對的一大挑戰(zhàn)是與鋰離子廠的競爭，”能源研究機構(gòu)WoodMackenzi分析師RoryMcCarthy表示，由于鋰離子廠正在全球擴張，因此生產(chǎn)成本將快速下降。而建立一座廠的時間周期基本要4~5年才能全面投產(chǎn)，資產(chǎn)回報要等上10年左右。

假如單從價格方面考量，正如諾貝爾化學(xué)獎得主吉野彰所說：“未來10年，鋰離子電池仍將主導(dǎo)電池行業(yè)?！?/p>

值得注意的是，目前市面上好多說要量產(chǎn)的“固態(tài)電池”大多是“固態(tài)鋰離子電池”，這種固態(tài)電池的電解質(zhì)是固態(tài)，但在電芯中有少量的液態(tài)電解質(zhì)，所以應(yīng)該統(tǒng)稱為“準固態(tài)電池”；而全固態(tài)電池的量產(chǎn)難度更大。

從技術(shù)上講，全固態(tài)電池必須先攻克兩大難題：固體電解質(zhì)材料離子電導(dǎo)率偏低；和固體電解質(zhì)/電極間界面阻抗大，界面相容性較差，充放電過程中各材料的體積膨脹和收縮，導(dǎo)致界面容易分離。

國內(nèi)某動力鋰電池Tier1廠商表示，其全固態(tài)電池還在開發(fā)中，雖然也制作了樣品，但要實現(xiàn)商品化，恐怕要到2030年以后。

綜合吉野彰前面的話來看，固態(tài)電池想要真正實現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，這仍需的時日，大約是十年。

正是：寶劍鋒從磨礪出，十年磨劍安天下。

十年磨劍安天下固態(tài)構(gòu)筑動力鋰電池防火墻