就在2017年的最后幾天，日本著名的火花塞制造商N(yùn)GK對外宣稱將大力開發(fā)固態(tài)電池技術(shù)，為未來“無內(nèi)燃機(jī)”時(shí)代做準(zhǔn)備。

　　NGK高級工程和研發(fā)總經(jīng)理Takio表示：“我們意識到，行業(yè)在某種程度上將不可避免地從內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)向電池電動(dòng)汽車，最終導(dǎo)致我們的火花塞和氧傳感器業(yè)務(wù)過時(shí)?！盢GK涉足固態(tài)電池的理由是他們先進(jìn)陶瓷工藝方面的專業(yè)技術(shù)將為固態(tài)電池的研發(fā)提供優(yōu)勢。

　　其實(shí)在固態(tài)電池研發(fā)方面，早就有一批企業(yè)捷足先登。包括本田、現(xiàn)代和豐田在內(nèi)的幾家老牌汽車制造商都在研發(fā)固態(tài)電池技術(shù)。而新興的菲斯克汽車(Fisker)和剛開始涉足電動(dòng)汽車領(lǐng)域的真空吸塵器制造商戴森也計(jì)劃使用固態(tài)電池來迎接即將到來的電動(dòng)汽車時(shí)代。

　　可能很多朋友對于固態(tài)電池這個(gè)概念還比較陌生，不過行業(yè)內(nèi)有人認(rèn)為它將是繼三元鋰電池之后的下一輪動(dòng)力電池?zé)狳c(diǎn)。對于這塊還處于技術(shù)積淀的新領(lǐng)域，我們有必要了解下其特點(diǎn)。

　　固態(tài)電池是一種使用固體電極和固體電解液的電池。由于固態(tài)電池的功率重量比較高，所以它被認(rèn)為電動(dòng)汽車?yán)硐氲碾姵?。傳統(tǒng)的液態(tài)鋰電池被形象地稱為“搖椅式電池”，搖椅的兩端為電池的正負(fù)兩極，中間為電解質(zhì)(液態(tài))。而鋰離子就像優(yōu)秀的運(yùn)動(dòng)員，在搖椅的兩端來回奔跑，在鋰離子從正極到負(fù)極再到正極的運(yùn)動(dòng)過程中，電池的充放電過程便完成了。固態(tài)電池的原理與之相同，只不過其電解質(zhì)為固態(tài)，具有的高密度結(jié)構(gòu)可以讓更多帶電離子聚集在一端，傳導(dǎo)更大的電流，進(jìn)而提升電池容量。因此，同樣的電量，固態(tài)電池體積將變得更小。不僅如此，固態(tài)電池中由于沒有電解液，封存將會變得更加容易，在汽車等大型設(shè)備上使用時(shí)，也不需要再額外增加冷卻管、電子控件等，不僅節(jié)約了成本，還能有效減輕重量。

　　由于鋰離子電池的基本發(fā)展方向就是達(dá)到更高的能量密度，日本和中國計(jì)劃到2030年將動(dòng)力電池電芯能量密度提升到500Wh/kg。從能量密度考慮，液體電解質(zhì)電池極限不可能高于500Wh/kg，而全固態(tài)鋰電池目前的能量密度已經(jīng)能夠達(dá)到約400Wh/kg，預(yù)估最大潛力值達(dá)900Wh/Kg。

　　另外，安全性方面來說，全固態(tài)鋰電池優(yōu)勢非常明顯，固態(tài)電解質(zhì)不可燃、無腐蝕、不揮發(fā)、不漏液，同時(shí)也克服了鋰枝晶現(xiàn)象，搭載全固態(tài)鋰電池的汽車的自燃概率會大大降低。

　　日系企業(yè)依然走在前列

　　豐田雖然在插電技術(shù)方面明顯落后，但是對于固態(tài)電池和氫燃料電池的研發(fā)卻一直抓得很緊。他們計(jì)劃于2020年用固態(tài)電池取代鋰電池，其能量密度是鋰電池的三到四倍。豐田負(fù)責(zé)材料工程的高管ShigekiSuzuki表示，豐田將于2020年全面實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池商業(yè)化，并在未來幾年內(nèi)使用鋰空氣電池。

　　2016年11月24日，三井金屬發(fā)布了下一代的鋰離子二次電池的“全固態(tài)電池”用的硫化物固態(tài)電解質(zhì)。三井金屬將會與電池廠商和汽車廠商等合作，到2020年將實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)化。

　　日立在固態(tài)電池的研發(fā)也走得很靠前。日立佐森總裁TakashiTanisho透露，目前已經(jīng)將固態(tài)電池的樣品送到了特種航天和汽車行業(yè)的潛在客戶。此外，日立正在與一個(gè)未公開的日本電池制造商合作，完善一些細(xì)節(jié)上的問題，并在2020年之前將固態(tài)電池投放市場，而且可能不會在日立的品牌下出售。事實(shí)上，日立在前沿科技上一直保持著領(lǐng)先地位，日立已經(jīng)開發(fā)出了一款續(xù)航約400公里的純電動(dòng)汽車(EV)用鋰離子電池技術(shù)。

　　歐美企業(yè)同樣激進(jìn)

　　早在2015年，汽車配件制造商博世集團(tuán)成功收購了位于加州海沃德市的Seeo電池公司。Seeo公司研發(fā)的新一代固態(tài)鋰電子電池有能力將電池的能量密度從50%提升至100%，目前已經(jīng)研發(fā)出能量密度達(dá)到350Wh/KG的電池，這大約是目前已使用的電動(dòng)汽車中的電池的兩倍密度。Seeo公司的DryLyte“固態(tài)”聚合物電解質(zhì)不易揮發(fā)，也不易燃，這就意味著這種電解質(zhì)能夠在更高的溫度下使用。

　　而在2017年11月，新興的電動(dòng)汽車品牌Fisker申請了一個(gè)固態(tài)鋰電池專利，最高續(xù)航800公里，充電只要1分鐘。Fisker的固態(tài)電池項(xiàng)目負(fù)責(zé)人是戴森旗下固態(tài)電池公司Sakti3的創(chuàng)始人。2015年，Sakti3就聲稱研發(fā)出成本低至100美元每瓦時(shí)、能量密度高達(dá)1000瓦時(shí)/公斤的新型固態(tài)電池了。Fisker在其發(fā)布會中說到，固態(tài)電池有許多限制，例如低功率和低速率能力，這是由分層的電極結(jié)構(gòu)以及低溫等引起的。Fisker的充電技術(shù)采用三維電極結(jié)構(gòu)，這使得電極的表面積比平面薄膜的面積大25倍，這種結(jié)構(gòu)能夠適應(yīng)不同的電壓和形狀因素，能量密度是鋰電池的2.5倍。

　　另外，寶馬和蘋果在固態(tài)電池方面也早已經(jīng)展開研發(fā)。

　　中國企業(yè)也早開始布局

　　在電動(dòng)汽車領(lǐng)域，中國的企業(yè)一直保持與世界先進(jìn)同步。2017年8月9日，華氣電池(浙江)10億安時(shí)聚合物固態(tài)動(dòng)力鋰電池項(xiàng)目在麗水生態(tài)產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)松陽分區(qū)開工建設(shè)。

　　早在2016年底，寧德時(shí)代也已經(jīng)透露出其布局“固態(tài)電池”的決心，寧德時(shí)代在做固態(tài)電池之前對全球做固態(tài)電池的企業(yè)做了調(diào)研。寧德時(shí)代在研發(fā)過程中，也在關(guān)注固態(tài)電池的制造問題，固態(tài)電池整個(gè)制造工藝跟傳統(tǒng)的鋰離子的制造工藝不同，需要新的設(shè)備，新的工藝，所以寧德時(shí)代也同時(shí)進(jìn)行工藝的研發(fā)。

　　固態(tài)電池雖然前景不錯(cuò)，但現(xiàn)在最具考驗(yàn)的地方在于價(jià)格。液態(tài)鋰電池的成本大約在200~300美元/千瓦時(shí)，如果使用現(xiàn)有技術(shù)制造為智能手機(jī)供電的固態(tài)電池，其成本會達(dá)到1.5萬美元，而足以為汽車供電的固態(tài)電池成本更是達(dá)到令人咋舌的9000萬美元。固態(tài)電池生產(chǎn)成本居高不下的重要原因在于生產(chǎn)效率低下。

　　小電評：

　　固態(tài)電池?fù)碛袃蓚€(gè)最大的優(yōu)勢，一個(gè)是能量密度，一個(gè)是安全性，這兩樣恰好是目前最熱的三元鋰電池難以突破的地方，因此它會認(rèn)為是下一輪電池的風(fēng)口也不奇怪。不過，由于目前固態(tài)電池制備技術(shù)成熟度不夠，能形成規(guī)模產(chǎn)能的企業(yè)有限，技術(shù)規(guī)?；瘮U(kuò)產(chǎn)需要克服的困難還很多，仍處于研發(fā)和試產(chǎn)階段。但可以預(yù)期的是，隨著研發(fā)和工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，固態(tài)電池的科學(xué)和工藝上的問題會逐漸得到緩解。目前大家能夠看到未來有可能推廣的技術(shù)還包含燃料電池、超級電容器、鋁空氣電池、鎂電池等，固態(tài)電池能否脫穎而出，還需要多方面的努力。