未來將攪動整個“江湖”？固態(tài)電池發(fā)展之路道阻且長

隨著消費者對新能源汽車續(xù)航里程需求的提高，電池的能量密度不斷提升，然而就當(dāng)前行業(yè)中三元電池體系已經(jīng)達到了其能量密度的“天花板”，這就需要人們?nèi)ふ夷芡黄颇芰棵芏壬舷薜募夹g(shù)路線，固態(tài)電池應(yīng)運而生。

2019年11月，贛鋒鋰業(yè)近日在接待投資機構(gòu)調(diào)研時表示，其固態(tài)電池的研發(fā)各項工作穩(wěn)步正常推進中，目前積極與下游車企對接，送樣測試中，試產(chǎn)線目前已經(jīng)處于試產(chǎn)階段，預(yù)計不久可達到正式投產(chǎn)狀態(tài)。

贛鋒鋰業(yè)作為一家鋰電行業(yè)龍頭都積極加入到布局固態(tài)電池的隊列中來，難道液態(tài)鋰電真的要被固態(tài)電池“終結(jié)”了嗎？

多家企業(yè)布局 市場前景明朗

車企巨頭們在急需提升續(xù)航里程的市場需求下，早早就投入了固態(tài)電池研發(fā)戰(zhàn)場。

豐田早在2008年就已經(jīng)開始研發(fā)固態(tài)電池技術(shù)。2017年10月，豐田宣布投入200余人加速研發(fā)固態(tài)電池技術(shù)。12月，豐田聯(lián)合松下對外宣布，雙方將聯(lián)合開發(fā)全固態(tài)電池。2018年7月，豐田在固態(tài)電池專利上取得了新的進展，同時宣布要在2022年推出搭載全固態(tài)電池的全新電動汽車。2019年5月，豐田展出其正處于試制階段的全固態(tài)電池樣品。

據(jù)了解，豐田的核心技術(shù)是實現(xiàn)了降低全固態(tài)電池的電芯內(nèi)阻，豐田通過這項技術(shù)，能將全固態(tài)電池的體積功率密度提高到約2.5kW/L。與此同時，體積能量密度成功地提高到了約400Wh/L。

另一家汽車巨頭寶馬于2017年就宣布與美國電池技術(shù)公司SolidPower建立合作伙伴關(guān)系，共同研發(fā)下一代固態(tài)電池技術(shù)，從而滿足未來電動汽車的使用需求。

此外，大眾汽車在固態(tài)電池的布局上也表達了一個積極的態(tài)度，大眾CEO穆倫曾表示，他們已經(jīng)在計劃下一代電動車電池，里程超過1000公里的固態(tài)電池，并將在2025年量產(chǎn)。

除車企外，電池企業(yè)也不甘示弱。

韓國電池巨頭三星SDI提出了“全固態(tài)電池技術(shù)發(fā)展藍圖”，其總經(jīng)理全永鉉表示：“為了在未來電動汽車市場占有領(lǐng)先優(yōu)勢，我們將通過開發(fā)基于尖端技術(shù)的差異化產(chǎn)品來引領(lǐng)電動汽車的普及化，力爭擁有技術(shù)競爭主導(dǎo)權(quán)。”

日本電池巨頭松下，則于2019年1月宣布，將在2020年前與豐田設(shè)立開發(fā)、生產(chǎn)電動汽車等車載電池的新公司，致力于開發(fā)、量產(chǎn)固態(tài)電池。

據(jù)不完全統(tǒng)計，國內(nèi)也有多家企業(yè)布局了固態(tài)電池，包括寧德時代、比亞迪、國軒高科、桑頓新能源、贛鋒鋰業(yè)、北京衛(wèi)藍、清陶能源等。

寧德時代已經(jīng)進行多年固態(tài)電池研發(fā)，其主要發(fā)展方向為聚合物和硫化物固態(tài)電池。目前研發(fā)的電池，單體容量已達325mAh，能量密度達300Wh/kg，在循環(huán)300周以后容量保持率能達到82%。

比亞迪2017年8月就申請了一項全固態(tài)電池正極復(fù)合材料和一項全固態(tài)電池的發(fā)明專利。2018年1月透露正在積極推進固態(tài)電池研發(fā)項目，并將其作為下一步研發(fā)重點，計劃在5-10年內(nèi)將固態(tài)電池商業(yè)化。

此外，比亞迪還于2019年11月和豐田成立純電動汽車的研發(fā)公司，這也意味著雙方在固態(tài)電池的研發(fā)上展開合作不無可能。

國軒高科2018年2月就宣布，正在和日本研發(fā)下一代動力電池生產(chǎn)技術(shù)工藝與生產(chǎn)設(shè)備，使用半固態(tài)電池技術(shù)。同年3月表示，半固態(tài)電池技術(shù)已處于實驗室向中試轉(zhuǎn)換階段。2019年6月，國軒高科表示，目前一直在關(guān)注固態(tài)電池技術(shù)進展，布局前沿技術(shù)，在日本研究院有開展相應(yīng)的固態(tài)電池技術(shù)研發(fā)。

雖然目前固態(tài)電池還處于產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的前期，但眾多企業(yè)紛紛扎堆固態(tài)電池市場，也說明這個市場前景十分可觀明朗。

如若實現(xiàn)量產(chǎn)將攪動整個“江湖”

如果固態(tài)電池量產(chǎn)的那一天真的到來，將會對新能源行業(yè)乃至整個汽車產(chǎn)業(yè)都產(chǎn)生巨大的影響。

目前，三元與磷酸鐵鋰都已觸及能量密度的天花板，但固態(tài)電池可以突破現(xiàn)有動力電池體系的能量密度上限，讓新能源汽車續(xù)航更長，甚至超過燃油車。

其次，在能量密度普遍提升后，動力電池成本將會大幅下降，電動汽車的整車成本也會隨之降低，甚至低于燃油車。

在安全方面，固態(tài)電池由于材質(zhì)在安全上的優(yōu)勢，相比液態(tài)鋰離子電池更加安全，屆時將提升整體的電動汽車安全性。

在能量密度、成本、安全問題都解決后，電動汽車將全面戰(zhàn)勝燃油車，一躍成為汽車產(chǎn)業(yè)的霸主，開啟電動汽車稱霸的時代大幕。

除了加速推動電動汽車取代燃油車外，在固態(tài)電池量產(chǎn)化時代，車企也將重新奪回話語權(quán)，不再處處受到電池企業(yè)掣肘。

車企們因為電動化戰(zhàn)略實施較晚，錯過了第一輪新能源汽車爆發(fā)的產(chǎn)業(yè)節(jié)點，沒有及時布局電池產(chǎn)業(yè)，建立動力電池廠，在與電池企業(yè)的合作當(dāng)中只能被對方牽著鼻子走。

在固態(tài)電池量產(chǎn)化時代，車企們由于早早就進行了相關(guān)布局，在技術(shù)和產(chǎn)品上與電池企業(yè)的差別不會太大，能夠?qū)崿F(xiàn)自給自足。

固態(tài)電池發(fā)展之路道阻且長

盡管目前整個行業(yè)對固態(tài)電池一片看好，但大家不得不意識到，固態(tài)電池還有多種技術(shù)問題需要突破，發(fā)展之路依舊困難重重。

固態(tài)電池由于材質(zhì)的關(guān)系，本身有一個大問題——界面問題。

在液態(tài)鋰離子電池中，電解質(zhì)充滿了整個電池，由于其是液體，電解液和電極之間的接觸和覆蓋都很好。

而在固態(tài)電池中，尤其是全固態(tài)電池，出現(xiàn)了固體和固體的界面，接觸和覆蓋都很差。更頭疼的是，隨著不斷循環(huán)，電極上的活性物質(zhì)體積會出現(xiàn)4%的體積收縮或者膨脹，液態(tài)電解質(zhì)還能較好的隨著體積變化貼合，但是固態(tài)電解質(zhì)在兩種固體的界面處會產(chǎn)生較大應(yīng)力，導(dǎo)致界面的物理接觸性進一步變差。

因此，目前企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)大多從半固態(tài)電池入手，慢慢過渡到準(zhǔn)固態(tài)電池，最后到全固態(tài)電池。

根據(jù)電解質(zhì)的不同，固態(tài)電池的發(fā)展路線主要有三種，分別是聚合物、無機氧化物、硫化物。

聚合物作為電解質(zhì)具有優(yōu)秀的柔性、易加工，但室溫離子電導(dǎo)率低，比容量也相對較低，然而有個最關(guān)鍵的問題，是其不能完全消除發(fā)生自燃事故的可能性；無機氧化物作為電解質(zhì)電導(dǎo)率較高，但其易產(chǎn)生剛性界面接觸的問題以及嚴重的副反應(yīng)，加工相對困難；硫化物作為電解質(zhì)電導(dǎo)率最高，但其本身化學(xué)穩(wěn)定性差，不易加工，此外其對正負極的界面也十分不穩(wěn)定。

即使在技術(shù)上突破了，固態(tài)電池從實驗室產(chǎn)品到市場化量產(chǎn)，也還有很長的一段路要走，道阻且長。

電車資源小結(jié)

綜上所述，我們有理由相信，固態(tài)電池實現(xiàn)量產(chǎn)之后，液態(tài)鋰電有很大可能將會被固態(tài)鋰電取代。盡管目前來看，固態(tài)電池量產(chǎn)化的時代很美好，但在到達那個時期之前我們?nèi)杂泻荛L的一段路要走。在技術(shù)上，企業(yè)要腳踏實地，一步一個腳印去攻克技術(shù)難題；在產(chǎn)品上，企業(yè)要穩(wěn)抓穩(wěn)打，經(jīng)過充分的驗證，研發(fā)出優(yōu)質(zhì)且安全可靠的產(chǎn)品。雖然這條路上充滿了荊棘和阻礙，但不經(jīng)歷風(fēng)雨，怎能見到彩虹。

來源：電車資源 黃誠

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