一、心臟!車用儲(chǔ)能系統(tǒng)

1、便捷!汽車接受底線和核心需求

根據(jù)國(guó)標(biāo)《汽車和掛車類型的術(shù)語和含義》(GB/T3730.12001)，汽車是由動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，具有4個(gè)或4個(gè)以上車輪的非軌道承載的車輛。基于便捷、舒適的交通需求，用戶(及社會(huì))對(duì)汽車的關(guān)注點(diǎn)涉及多方面易量化和不易量化的內(nèi)容。

使用便捷性是絕大多數(shù)情況下用戶對(duì)汽車的接受底線和核心需求，可簡(jiǎn)明體現(xiàn)為汽車在某工況/工況組合下運(yùn)行的行駛時(shí)間和充能時(shí)間，及對(duì)應(yīng)的行駛路程。

行駛路程越長(zhǎng)(對(duì)應(yīng)續(xù)航能力)/行駛速度越快(對(duì)應(yīng)動(dòng)力性能)，單次充能時(shí)間越短/充能時(shí)間占總時(shí)間的比例越小(對(duì)應(yīng)充能能力)，可認(rèn)為整車的使用便捷性越高;在充能不便的條件下，單次充能的行駛路程越長(zhǎng)，整車的使用便捷性越高。

過針刺 低溫防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

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%

點(diǎn)擊詳情

2、儲(chǔ)能!整車百年科技樹的土壤

汽車的續(xù)航能力、動(dòng)力性能和充能時(shí)間的決定性因素是其儲(chǔ)能(及配套動(dòng)力)系統(tǒng)的本質(zhì)理化屬性。這已為長(zhǎng)逾百年的汽車進(jìn)化史所證實(shí)。

燃油汽車和電動(dòng)汽車的起步時(shí)間相近。前者以戴姆勒、本茨等人對(duì)內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明和車用為標(biāo)志，后者以特魯夫?qū)?a href="/keywords/dlldc/" class = "seo-anchor" data-anchorid=126 target="_blank">動(dòng)力鋰電池(鉛酸電池)的車用為標(biāo)志。

和早期的燃油汽車相比，電動(dòng)汽車具備諸多優(yōu)勢(shì):環(huán)境影響低、駕駛平順、幾乎無噪音、操作簡(jiǎn)單，動(dòng)力性方面也率先實(shí)現(xiàn)了超過100km/h的最高時(shí)速。20世紀(jì)初葉，美國(guó)電動(dòng)汽車市場(chǎng)占有率完全可以和燃油汽車分庭抗禮。

但是，鉛酸電池的能量密度和充能時(shí)間相比于燃油有本質(zhì)差距，且對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的依賴性更強(qiáng)，體現(xiàn)到產(chǎn)品上的結(jié)果是彼時(shí)電動(dòng)汽車的使用便捷性潛力遠(yuǎn)不及燃油車。隨著燃油產(chǎn)量的飛速上升、加油站和公路的布局完善、多缸高轉(zhuǎn)速內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明、空氣壓縮機(jī)的應(yīng)用，燃油乘用車不僅續(xù)航里程長(zhǎng)、加油速度快，而且單位能量成本大幅降低、動(dòng)力性有所改善、能量效率顯著提高;加之流水線的發(fā)明使得制造成本大幅降低、配套基礎(chǔ)設(shè)施逐步完善，燃油車在接近一個(gè)世紀(jì)的時(shí)間里充分享受了燃油高能量密度孕育的便捷性紅利。相應(yīng)產(chǎn)業(yè)形成了強(qiáng)大的路徑鎖定，極大程度壓制了電動(dòng)汽車的發(fā)展。

無人船智能鋰電池

IP67防水，充放電分口 安全可靠

標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無人設(shè)備

點(diǎn)擊詳情

可見，無論試圖在強(qiáng)離網(wǎng)條件(能量密度-續(xù)航里程優(yōu)先)還是強(qiáng)并網(wǎng)條件(充能時(shí)間優(yōu)先)下重整旗鼓，更先進(jìn)的動(dòng)力鋰電池都是電動(dòng)汽車逆襲燃油車的關(guān)鍵。

二、期待!高性能純電動(dòng)汽車

1、電池!從鉛酸到鋰離子

動(dòng)力鋰電池的典型組成部分包括正極、負(fù)極等活性物質(zhì)，電解質(zhì)(液態(tài)/固態(tài))、或有隔膜等輔助組元;使用于常溫或略偏離常溫的溫度環(huán)境下;理論上和電池外界沒有物質(zhì)交換，相應(yīng)化學(xué)能的釋放途徑是電極的氧化還原反應(yīng);多要求具備電化學(xué)可充能力(二次電池，和一次電池相區(qū)分)。

在鋰離子電池商業(yè)化之前，鉛酸電池和鎳系(如鎳鎘、鎳氫)電池是二次電池的重要選擇。但20世紀(jì)末-21世紀(jì)初，以鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰和多元金屬酸鋰為正極，以石墨為負(fù)極，配合電解質(zhì)(電解液)和隔膜制成的鋰離子電池(因使用電解液也稱為液態(tài)鋰離子電池)體現(xiàn)出了大幅超過原有二次電池的性能。這一方面使得鋰離子電池淘汰鎳氫電池成為3C電池的標(biāo)配，另一方面也意味著鋰離子電池可以作為動(dòng)力鋰電池汽車的核心儲(chǔ)能裝置，供應(yīng)從未實(shí)現(xiàn)過的200km以上的續(xù)航及更短的充能時(shí)間，滿足乘用車、商用車的基本使用需求。

鋰離子電池中，不同正負(fù)極活性物質(zhì)的容量和對(duì)鋰電壓不同，輔助組元的克容量不同，多因素共同影響了電池的能量密度(以Wh/kg計(jì)):

在配套充電基礎(chǔ)設(shè)施功率和普及性不易一蹴而就、整車?yán)锍探箲]長(zhǎng)期存在的實(shí)際需求驅(qū)使下，高能量密度電池為純電動(dòng)汽車提高續(xù)航里程、增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力所必須，三元鎳鈷錳/鎳鈷鋁材料正極結(jié)合石墨/部分硅碳負(fù)極，輔之以配套電解液、隔膜的鋰離子電池成為主流選擇。

2、復(fù)蘇!純電動(dòng)乘用車領(lǐng)銜

動(dòng)力鋰電池技術(shù)進(jìn)步疊加政策推動(dòng)，新能源汽車從銷量到品質(zhì)在國(guó)內(nèi)外都取得了長(zhǎng)足進(jìn)展。

新能源汽車補(bǔ)貼和雙積分政策是推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素。工況續(xù)航、電池系統(tǒng)能量密度和整車整備質(zhì)量-百公里電耗共同決定純電動(dòng)乘用車補(bǔ)貼。在退坡過程中，電池系統(tǒng)能量密度、整車百公里電耗等關(guān)鍵參數(shù)的門檻要求逐漸提升。

雙積分政策是補(bǔ)貼退坡后配額形式的長(zhǎng)效扶持政策。積分設(shè)置方面，純電動(dòng)乘用車積分和續(xù)航里程正相關(guān)，插電混動(dòng)乘用車積分固定，燃料動(dòng)力電池乘用車積分和系統(tǒng)額定功率正相關(guān)。

截至2018年底，我國(guó)新能源汽車銷量已突破120萬輛大關(guān)，保有量達(dá)260余萬輛。純電動(dòng)乘用車是其重要組成部分。

純電動(dòng)乘用車內(nèi)部，車型結(jié)構(gòu)有相當(dāng)程度的調(diào)整。2018年六月補(bǔ)貼過渡期后，A00級(jí)車型的月度市場(chǎng)份額從2017年及2018年補(bǔ)貼過渡期內(nèi)的2/3以上下降至約1/3至50%，全年份額降至50%以內(nèi)，A0、A級(jí)車占比回升;除補(bǔ)貼政策變化外，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也受電池產(chǎn)量、具體車型的供需情況影響。

技術(shù)水平方面，整車?yán)m(xù)航里程新增，電池系統(tǒng)能量密度新增，百公里電耗降低。從工信部新能源汽車推薦目錄的車型來看，2018年共有124款車型的工況續(xù)航里程超過400km，遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于2017年的17款，后續(xù)工況續(xù)航里程超過500km的車型也開始涌現(xiàn);已有53款車型的電池系統(tǒng)能量密度超過160Wh/kg，這一標(biāo)準(zhǔn)在2017年還沒有車型能夠達(dá)到，2019年電池系統(tǒng)能量密度最高已達(dá)182Wh/kg。

工況續(xù)航里程超過500km的車型中，比亞迪秦pro(2019款，或定名EV600)、廣汽AionS均屬于A級(jí)車，補(bǔ)貼后售價(jià)控制在20萬元以內(nèi)。

新能源汽車在國(guó)外也不同程度受到扶持。以美國(guó)為例，2008年美國(guó)通過了《能源獨(dú)立與安全法》(EnergyImprovementandExtensionAct)，其中的30D條款專門針對(duì)新能源汽車(Newqualifiedplug-inelectricdrivemotorvehicles)出臺(tái)專項(xiàng)稅收抵扣。該條款經(jīng)2009年的《美國(guó)復(fù)興和再投資法》(TheAmericanRecoveryandReinvestmentAct)和2013年的《美國(guó)納稅人救助法案》(AmericanTaxpayerReliefAct，ATRA)修訂后執(zhí)行至今。法案規(guī)定，美國(guó)納稅人自2009年十二月三十一日以后新購(gòu)置的符合條件的插電式混合動(dòng)力汽車及純電動(dòng)汽車，可享受相對(duì)應(yīng)的稅收返還。返還金額具體計(jì)算方法:以車輛動(dòng)力鋰電池容量5kWh為起點(diǎn)，對(duì)應(yīng)2500美元，大于5kWh的部分以417美元/kWh計(jì)算累進(jìn)補(bǔ)貼，上限7500美元。同時(shí)，該法案規(guī)定，對(duì)某一制造廠商而言，按季度統(tǒng)計(jì)，當(dāng)在美國(guó)國(guó)內(nèi)累計(jì)銷量達(dá)到20萬臺(tái)時(shí)，即觸發(fā)補(bǔ)助退坡機(jī)制:從達(dá)標(biāo)后的第二季度開始計(jì)算，在接下來的第一、二季度補(bǔ)貼減半，第三、四季度再減半，自此之后不再享受補(bǔ)貼。

產(chǎn)品方面，特斯拉Model3的綜合性能和駕駛體驗(yàn)征服了諸多用戶，接近600km的工況續(xù)航，約12.5kWh的百公里電耗等基本代表了目前純電動(dòng)乘用車的最高技術(shù)水平。Model3獲評(píng)美國(guó)知名評(píng)測(cè)機(jī)構(gòu)消費(fèi)者報(bào)告(ConsumerReports)最令人滿意汽車;榮登2018年下半年美國(guó)加州汽車銷量榜首位，也證實(shí)了高性能純電動(dòng)乘用車的大規(guī)模量產(chǎn)交付能力。特斯拉已觸及補(bǔ)貼調(diào)整條件，2019年初開始進(jìn)入補(bǔ)貼減半期。

綜合國(guó)內(nèi)外有關(guān)進(jìn)展可以認(rèn)為，純電動(dòng)乘用車從技術(shù)、銷量規(guī)模和車型結(jié)構(gòu)完備程度等方面已經(jīng)初步具備了向燃油乘用車發(fā)起挑戰(zhàn)的能力。

3、瓶頸!安全性和能量密度取舍

但是，在動(dòng)力鋰電池使用性能不斷取得進(jìn)展、整車工況續(xù)航持續(xù)走高、百公里電耗有效控制、綜合性能逐步提升的過程中，純電動(dòng)乘用車的安全性問題始終存在。即使明星純電動(dòng)乘用車公司特斯拉，其產(chǎn)品也有諸多安全事故發(fā)生。

安全事故的發(fā)生和駕駛員的行為有關(guān)，也和整車的本征安全性有關(guān)。動(dòng)力鋰電池本身是純電動(dòng)汽車安全性的核心影響因素。

如前所述，動(dòng)力鋰電池包括了活性物質(zhì)和輔助組元兩類組成部分?；钚晕镔|(zhì)需直接發(fā)揮儲(chǔ)能用途，存在一定安全性風(fēng)險(xiǎn)不可防止，且沒有大幅降低的可能性;輔助組元理論上應(yīng)只起輔助用途，但電解液、隔膜等液相、固相復(fù)合材料事實(shí)上本征儲(chǔ)存了較多化學(xué)能而且高度不穩(wěn)定，對(duì)安全事故的引發(fā)、擴(kuò)大和最終失控有關(guān)鍵性負(fù)面用途。

業(yè)界認(rèn)為，動(dòng)力鋰電池的內(nèi)短路往往意味著熱失控，使得電池發(fā)生安全事故。

對(duì)電池的機(jī)械濫用、熱濫用、電濫用都可能導(dǎo)致隔膜失效，電池內(nèi)部(正極、正極集流體)和(負(fù)極、負(fù)極集流體)之間短路，大量放熱并引燃電極、電解液和隔膜，造成不可挽回的電池?zé)崾Э?。這個(gè)過程中，隔膜的物理強(qiáng)度、熱和化學(xué)穩(wěn)定性等的不足是事故發(fā)生的重要原因。

在沒有內(nèi)短路發(fā)生的情況下，電池也可能發(fā)生事故。對(duì)使用NMC532正極、PET/陶瓷無紡布隔膜的動(dòng)力鋰電池進(jìn)行的有關(guān)研究表明，電池?zé)崾Э販囟?231度)低于隔膜失效溫度(257度);事故機(jī)理為，電池負(fù)極和電解液中溶劑的持續(xù)反應(yīng)、電解液中六氟磷酸鋰的分解引發(fā)電池早期的溫升和性能退化;正極和電解液在較高溫度條件下反應(yīng)釋氧，氧和正極對(duì)應(yīng)的金屬離子擴(kuò)散至負(fù)極后大量反應(yīng)產(chǎn)熱造成熱失控事故發(fā)生。也就是說，輕度的熱濫用即可能使得負(fù)極-電解液-正極體系的穩(wěn)定性遭到破壞;電解液化學(xué)穩(wěn)定性的不足是安全事故發(fā)生的重要驅(qū)動(dòng)力。

在動(dòng)力鋰電池取得顯著技術(shù)進(jìn)展，相應(yīng)車型續(xù)航最終大幅提升的同時(shí)，電極材料的化學(xué)活性同步增強(qiáng)，穩(wěn)定性逐步劣化，為滿足安全性要求各類基本材料的改性復(fù)雜度不斷新增;輔助組元的質(zhì)量/體積占比則有所下降。我們認(rèn)為，在傳統(tǒng)電池材料體系下，兼顧能量密度的提高和安全性的維持這兩個(gè)目標(biāo)愈發(fā)困難;相應(yīng)車型的工況續(xù)航也難以進(jìn)一步大幅提升。

我們也認(rèn)為，同等條件下采用液態(tài)鋰離子動(dòng)力鋰電池的純電動(dòng)乘用車安全性較難達(dá)到現(xiàn)有燃油乘用車水平;同時(shí)大幅優(yōu)化動(dòng)力鋰電池的能量密度和安全性，最終使得整車產(chǎn)品具備更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力的方式是革新現(xiàn)有動(dòng)力鋰電池材料體系。

三、固態(tài)!鋰離子電池+鋼筋鐵骨

1、希望!以固態(tài)之名

與液態(tài)鋰離子電池不同，固態(tài)鋰離子電池將隔膜和電解液更換為固體電解質(zhì)。其最大的潛在優(yōu)勢(shì)恰為高安全性和高能量密度。

安全性方面，固態(tài)鋰離子電池不存在電解質(zhì)-電極材料反應(yīng)產(chǎn)氣問題;過充使得鋰金屬在負(fù)極沉積并引發(fā)刺穿短路的可能性低;固體電解質(zhì)耐高溫性能遠(yuǎn)優(yōu)于當(dāng)前電解液-隔膜，這些特性令固態(tài)鋰離子電池的安全性遠(yuǎn)高于液態(tài)鋰離子電池。

能量密度方面，常規(guī)正負(fù)極體系下的固態(tài)鋰離子電池能量密度和液態(tài)鋰離子電池相近。但固態(tài)鋰離子電池對(duì)高容量高電壓電極(鋰金屬/合金負(fù)極、硫正極等)體系的兼容性潛力可能更大，這使得固態(tài)鋰離子電池有望成為高能量密度電池(350Wh/kg或以上)的實(shí)際技術(shù)載體。

另外，固態(tài)鋰離子電池不含電解液，電池后處理工藝可大幅簡(jiǎn)化?；谏鲜鰞?yōu)勢(shì)，固態(tài)鋰離子電池的基礎(chǔ)研究不斷推進(jìn)，最終產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用尤其是車用的目標(biāo)也逐漸明晰。

2、道路!固體電解質(zhì)

常規(guī)液態(tài)鋰離子電池中，電解液-隔膜體系起到的基本用途是工作溫域內(nèi)的鋰離子導(dǎo)通、電子絕緣、電極浸潤(rùn)/化成及防止電極直接接觸，體現(xiàn)在儲(chǔ)能技術(shù)體系中的重要效果是保持充放電過程中的高能量效率，且不構(gòu)成功率短板。固體電解質(zhì)雖然有潛力提升電池的安全性和能量密度，但首先要發(fā)揮常規(guī)電解質(zhì)的基本用途，即工作溫域內(nèi)具備較高的離子電導(dǎo)率。

以室溫-稍高溫度范圍內(nèi)的較高鋰離子電導(dǎo)率為基本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇，固體電解質(zhì)材料體系初步形成了有機(jī)聚合物、氧化物和硫化物三類。固體電解質(zhì)室溫條件下的鋰離子電導(dǎo)率至少應(yīng)在常規(guī)電解液鋰離子電導(dǎo)率的1/100以上。

在常規(guī)鋰離子電導(dǎo)合適的情況下，固體電解質(zhì)還要解決電解質(zhì)-電極界面之間的較高阻抗問題。相應(yīng)手段包括緩沖層包覆、第二相摻雜改性、元素取代等。

最終，鋰離子電導(dǎo)率、電子絕緣性能、正負(fù)極材料兼容性、密度、厚度、強(qiáng)度、界面阻抗、原料易得性(原材料成本)、制造工藝性(制造成本)、環(huán)境影響(后處理成本)等技術(shù)參數(shù)可以對(duì)前述固體電解質(zhì)材料體系進(jìn)行較完整的綜合評(píng)定。

固體電解質(zhì):有機(jī)聚合物體系

常規(guī)液態(tài)鋰離子電池使用的電解液和隔膜以有機(jī)成分為主，故同樣隸屬有機(jī)物的有機(jī)聚合物是固體電解質(zhì)基體的自然選擇。有機(jī)聚合物固體電解質(zhì)體系包括聚氧化乙烯(PEO)及與其結(jié)構(gòu)有一定相似性的聚合物(聚氧化丙烯、聚偏氯乙烯、聚偏氟乙烯)等。

聚氧化乙烯由于其和鋰負(fù)極的良好兼容性成為有機(jī)聚合物固體電解質(zhì)的主流選擇。鑒于聚氧化乙烯本征不含鋰，要首先摻雜前述鋰鹽;其導(dǎo)鋰機(jī)理為醚氧鍵/電負(fù)性較高的其他原子對(duì)鋰離子的誘導(dǎo)，及后續(xù)非晶態(tài)區(qū)域富鋰鏈段運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)鋰離子的近鄰轉(zhuǎn)移，最終效果體現(xiàn)為鋰離子從聚合物層一側(cè)進(jìn)入，另一側(cè)脫出，實(shí)現(xiàn)鋰離子的充放電輸運(yùn)。聚氧化乙烯摻雜鋰鹽后的結(jié)晶度越高其強(qiáng)度越高但鋰離子電導(dǎo)越低，所以無機(jī)粒子摻雜，聚合物嫁接、共聚、交聯(lián)改性等降低適度結(jié)晶度的手段也為研究者大量采用。至今，聚氧化乙烯固體電解質(zhì)在稍高溫度條件下的鋰離子電導(dǎo)已可為實(shí)用所接受，且其密度較低、界面阻抗較低，易于薄層化及進(jìn)行機(jī)械加工。

但是，摻雜鋰鹽后的聚氧化乙烯固體電解質(zhì)耐高電壓能力差，常規(guī)電壓的三元材料即可使其被氧化，使得正極材料選擇受限，很大程度上限制了最終電池的能量密度。另外，聚氧化乙烯強(qiáng)度相對(duì)較低，其抗穿刺短路能力相比于其他固體電解質(zhì)體系較弱。

固體電解質(zhì):氧化物體系

氧化物體系的固體電解質(zhì)重要包含鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的鋰鑭鈦氧化物(LLTO)，石榴石結(jié)構(gòu)的鋰鑭鋯氧化物(LLZO)，快離子導(dǎo)體(LISICON、NASICON)等，導(dǎo)鋰機(jī)制多為材料在微觀層面形成了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的鋰離子輸運(yùn)通道。氧化物固體電解質(zhì)最大的優(yōu)勢(shì)即源于無機(jī)氧化物本征屬性:機(jī)械強(qiáng)度大，理化穩(wěn)定性較高，耐壓能力強(qiáng)，制造復(fù)雜度不高。同時(shí)，經(jīng)過部分元素?fù)诫s后，稍高溫度條件下(如80oC)氧化物固體電解質(zhì)的鋰離子電導(dǎo)也可為實(shí)踐所接受。

氧化物固體電解質(zhì)的不足也源于其無機(jī)氧化物本征屬性:對(duì)電極-電解質(zhì)界面而言，界面接觸能力差、循環(huán)過程中界面穩(wěn)定性也差，導(dǎo)致循環(huán)過程中界面阻抗提升較快，正負(fù)極有效容量發(fā)揮不足，電池壽命衰減較快;薄層化也較困難。所以，氧化物固體電解質(zhì)多要添加部分聚合物成分并配合微量離子液體/高性能鋰鹽-電解液，或采用輔助原位聚合等方式制造準(zhǔn)固態(tài)電池，以保留部分安全性優(yōu)勢(shì)并改善電解質(zhì)-電極的界面接觸。

固體電解質(zhì):硫化物體系

硫化物體系的固體電解質(zhì)可認(rèn)為是由硫化鋰及鍺、磷、硅、鈦、鋁、錫等元素的硫化物組成的多元復(fù)合材料，材料物相同時(shí)涵蓋晶態(tài)和非晶態(tài)。硫的離子半徑大，使得鋰離子傳輸通道更大;電負(fù)性也適宜，所以硫化物固體電解質(zhì)在所有固體電解質(zhì)中鋰離子電導(dǎo)最好，其中Li-Ge-P-S體系在室溫下的鋰離子電導(dǎo)可以和電解液直接相比。另外，硫化物固體電解質(zhì)的機(jī)械強(qiáng)度較大，其對(duì)高容量硫正極的兼容性最好。

硫化物固體電解質(zhì)的重要缺點(diǎn)包括:硫的電負(fù)性不及氧，使得搭配高電壓正極時(shí)電解質(zhì)層部分貧鋰，增大了界面電阻;搭配金屬鋰負(fù)極時(shí)生成的SEI膜阻抗也較大;硫化物為無機(jī)非金屬顆粒，循環(huán)過程中也存在相對(duì)嚴(yán)重的電解質(zhì)-電極界面劣化問題。另外，材料體系對(duì)水、氧等非常敏感，一旦發(fā)生事故同樣易燃;薄層化也困難。這些使得其制造工藝要求非常高。

綜上所述，不同固體電解質(zhì)材料體系性能優(yōu)缺點(diǎn)各有不同，尚未出現(xiàn)綜合性能優(yōu)異的固體電解質(zhì);跨基本類型的材料復(fù)合與成分、結(jié)構(gòu)的精確控制也許是取得突破的關(guān)鍵。

3、荊棘!科學(xué)、工程和商業(yè)化現(xiàn)實(shí)

從固體電解質(zhì)的研發(fā)現(xiàn)狀出發(fā)可以發(fā)現(xiàn)，固態(tài)鋰離子電池雖然具備若干關(guān)鍵的顯性/潛在優(yōu)勢(shì)，但仍存在若干較重要的待解決問題。

材料體系科學(xué)方面，諸多技術(shù)指標(biāo)帶來了復(fù)雜多樣的需求，電極和電解質(zhì)的本征性能及不同使用條件下的界面相互用途都必須納入考慮，這使得固態(tài)鋰離子電池的研究成為一項(xiàng)真正的頂端復(fù)合材料系統(tǒng)工程。固態(tài)鋰離子電池材料體系的儲(chǔ)能、循環(huán)傳質(zhì)和最終失效機(jī)理要大量的科學(xué)底層解釋;基本綜合性能的獲得和優(yōu)勢(shì)性能的取舍對(duì)實(shí)驗(yàn)和模擬計(jì)算的要求均非常高;電解質(zhì)、電極材料結(jié)構(gòu)-功能的精確有序耦合即使僅在實(shí)驗(yàn)室層面實(shí)現(xiàn)也富有挑戰(zhàn)。

工程實(shí)踐與商業(yè)化方面，消費(fèi)者對(duì)固態(tài)鋰離子電池性能的高要求和對(duì)降低成本的迫切需求使得產(chǎn)業(yè)發(fā)展的邊界約束非常強(qiáng)大。現(xiàn)有液態(tài)鋰離子電池材料體系研究、電池材料制備、電池單體生產(chǎn)工藝和配套設(shè)備生產(chǎn)已逐步趨于成熟，整車層面應(yīng)用也經(jīng)過了不同車型的大量實(shí)踐驗(yàn)證;但固態(tài)鋰離子電池材料體系的不確定性同時(shí)帶來了工藝路線的不確定性，和現(xiàn)有設(shè)備體系的兼容性也尚難斷定，最終規(guī)?；蟮亩入姵杀疽搽y于有效估計(jì)。故固態(tài)鋰離子電池的工程實(shí)踐與商業(yè)化同樣充滿變數(shù)。

四、必爭(zhēng)!固態(tài)鋰電戰(zhàn)略

1、規(guī)劃!長(zhǎng)期制高點(diǎn)

雖然仍處于技術(shù)起步階段，固態(tài)鋰電的誘人前景仍然促使世界重要經(jīng)濟(jì)體對(duì)其進(jìn)行長(zhǎng)期規(guī)劃，以促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

美國(guó)對(duì)固態(tài)鋰電的扶持計(jì)劃為Battery500，依托美國(guó)能源部，由西北國(guó)家實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)牽頭，多家院校和公司作為顧問或者支撐。其具體路徑為減少電解液等輔助組元，新增活性物質(zhì)的比例和容量并降低成本，最終實(shí)現(xiàn)高性能固態(tài)鋰電的經(jīng)濟(jì)實(shí)用化:單體能量密度2023年達(dá)到275Wh/kg。

日本對(duì)固態(tài)鋰電的扶持計(jì)劃為Rising-I、Rising-II、Solid-EV等，多個(gè)車企、院校和研究機(jī)構(gòu)加入計(jì)劃。日本的開發(fā)目的為面向量產(chǎn)化的核心技術(shù)，面向標(biāo)準(zhǔn)制定，面向技術(shù)評(píng)估;開發(fā)的思路是從現(xiàn)有的電池材料起步，優(yōu)化電池結(jié)構(gòu)削減輔助組元，同步進(jìn)行固態(tài)化替代，在解決安全性問題的同時(shí)新增活性物質(zhì)的比例和容量，最終達(dá)成固態(tài)鋰電階段性目標(biāo):單體能量密度2025年超過300Wh/kg，2030年達(dá)到400Wh/kg。

我國(guó)對(duì)固態(tài)鋰電的扶持政策分布于諸多頂層設(shè)計(jì)中。

《汽車產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》要求執(zhí)行動(dòng)力鋰電池升級(jí)工程。充分發(fā)揮動(dòng)力鋰電池創(chuàng)新中心和動(dòng)力鋰電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟等平臺(tái)用途，開展動(dòng)力鋰電池關(guān)鍵材料、單體電池、電池管理系統(tǒng)等技術(shù)聯(lián)合攻關(guān)，加快實(shí)現(xiàn)動(dòng)力鋰電池革命性突破。

《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》對(duì)固態(tài)鋰電的材料體系、界面問題等均有較詳盡的描述。技術(shù)目標(biāo)為單體能量密度2020年達(dá)到300Wh/kg，2025年達(dá)到400Wh/kg，單體容量和成組技術(shù)等同步研發(fā)，后續(xù)實(shí)現(xiàn)推廣

2、開拓!千里行足下

作為創(chuàng)新型領(lǐng)域，固態(tài)鋰電相關(guān)專利數(shù)量是重要的技術(shù)實(shí)力參考指標(biāo)。

國(guó)際專利方面，日、美、德、韓等國(guó)申請(qǐng)較多;公司/組織方面，豐田申請(qǐng)最多，而且進(jìn)行了多國(guó)專利布局。

國(guó)內(nèi)專利方面，科研院所和公司都有涉及，科研院所專利數(shù)量占優(yōu)。從豐田、現(xiàn)代等國(guó)際車企，比亞迪等自主公司的專利申請(qǐng)量可以看出車企對(duì)固態(tài)鋰電的重視。

全球范圍內(nèi)，進(jìn)行固態(tài)鋰電研發(fā)的公司重要分布于北美、歐洲和東亞;技術(shù)路線也涵蓋了聚合物、氧化物、硫化物和復(fù)合材料體系等多種。

豐田希望通過硫化物/復(fù)合材料體系電解質(zhì)及相應(yīng)電池的研發(fā)，實(shí)現(xiàn)固態(tài)鋰電的上車，其產(chǎn)業(yè)化規(guī)劃時(shí)間節(jié)點(diǎn)為2020年。

率先實(shí)現(xiàn)固態(tài)鋰電車用的公司是法國(guó)博洛雷集團(tuán)(Bollore)。但其材料體系(磷酸鐵鋰+聚氧化乙烯)限制了電池系統(tǒng)能量密度，使得整車?yán)m(xù)航不足200km。

固態(tài)鋰電技術(shù)的高度創(chuàng)新性決定了擁有較強(qiáng)學(xué)術(shù)背景，且具備自主創(chuàng)新能力的初創(chuàng)公司也可能以小博大有所作為。如核心團(tuán)隊(duì)源出MIT的SolidEnergy希望最終實(shí)現(xiàn)鈷酸鋰-聚合物&離子液體-鋰金屬固態(tài)鋰離子電池的商用化;核心團(tuán)隊(duì)源出清華大學(xué)材料學(xué)院的清陶發(fā)展研發(fā)氧化物基固態(tài)鋰離子電池及相應(yīng)設(shè)備;核心團(tuán)隊(duì)源出中科院物理所的衛(wèi)藍(lán)新能源研發(fā)原位固化聚合物基固態(tài)鋰離子電池等。