固態(tài)電池獲“官宣”成重點(diǎn)工程前沿 新能源汽車或?qū)⒈弧耙?/p>

12月10日，中國(guó)工程院戰(zhàn)略咨詢中心、科睿唯安以及高等教育出版社在中國(guó)工程院聯(lián)合發(fā)布《全球工程前沿2019》報(bào)告。

報(bào)告圍繞9個(gè)領(lǐng)域，遴選出年度全球工程研究前沿93項(xiàng)和全球工程開發(fā)前沿94項(xiàng)。

新能源汽車網(wǎng)梳理發(fā)現(xiàn)，其中電池方面的前沿工程占據(jù)兩席，固態(tài)鋰電池成為“官宣”發(fā)展趨勢(shì)。

有關(guān)固態(tài)鋰電池的工程前沿包括：機(jī)械與運(yùn)載工程領(lǐng)域研究前沿中的高能固態(tài)鋰電池；能源與礦業(yè)工程領(lǐng)域研究前沿中的全固態(tài)高能量密度鋰電池和快速充電鋰電池。

此前，工信部頒布的《中國(guó)制造2025》指明：“到2025年、2030年，我國(guó)動(dòng)力電池單體能量密度分別需達(dá)到400Wh／kg、500Wh／kg”。

近幾年傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池能量密度不斷提升，但面對(duì)300Wh／kg的天花板，理論能量密度達(dá)到700Wh／kg的固態(tài)電池已然承載起安全與能量密度全面提升的使命。

固態(tài)電池優(yōu)勢(shì)與瓶頸

傳統(tǒng)鋰電池由正極、隔膜、負(fù)極，加以電解液制造而成。而固態(tài)鋰電池，顧名思義就是由固態(tài)電解質(zhì)代替隔膜和電解液。

與傳統(tǒng)鋰電相比，固態(tài)電池有著高能量密度、高安全性、可實(shí)現(xiàn)薄膜柔性化等幾個(gè)大優(yōu)點(diǎn)，但目前固態(tài)電池依然未得到商用。

三大瓶頸限制固態(tài)電池商用：首先是固體電解質(zhì)離子電導(dǎo)率低，導(dǎo)致其倍率性能整體偏低，內(nèi)阻較大，因此暫時(shí)無(wú)法滿足快充要求。其次是固體電解質(zhì)機(jī)械性能差，再者是固體電極與固體電解質(zhì)界面接觸性差，這都會(huì)影響到固態(tài)鋰電池循環(huán)壽命和倍率性能，此外成本高昂也是固態(tài)電池現(xiàn)存弊端。

目前固態(tài)電解質(zhì)主要分為聚合物、氧化物和硫化物三種，但就目前來(lái)看其性能都難達(dá)到液態(tài)電解質(zhì)水平，同時(shí)材料成本昂貴，加工難度極高，需要持續(xù)的投入。

固態(tài)電池發(fā)展趨勢(shì)

面對(duì)固態(tài)電池對(duì)新能源汽車發(fā)展的重要意義，各領(lǐng)域也在不斷加大投入，以期盡快突破固態(tài)電池瓶頸。

日本：2018年，日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)（NEDO）啟動(dòng)了開發(fā)全固態(tài)電池的項(xiàng)目，計(jì)劃2018－2022年的5年里將投入100億日元。豐田、日產(chǎn)、本田技術(shù)研究所等車企，聯(lián)合松下和杰士湯淺等電池企業(yè)，正在以“全日本”的體制進(jìn)行開發(fā)。

韓國(guó)：2018年11月，LG化學(xué)、三星SDI和SK創(chuàng)新對(duì)外宣布，將聯(lián)合成立1000億韓元的基金，在固態(tài)電池、鋰金屬電池和鋰硫電池領(lǐng)域進(jìn)行技術(shù)研發(fā)。

歐洲：德國(guó)政府計(jì)劃出資超10億歐元支持一個(gè)電池研發(fā)聯(lián)盟，其中包括瓦爾塔邁科電池、化工巨頭巴斯夫以及福特位于德國(guó)的子公司福特德國(guó)，該聯(lián)盟的重點(diǎn)便是固態(tài)電池的研發(fā)。

同時(shí)車企巨頭也看中固態(tài)電池前景，大眾此前以1億美元入股固態(tài)電池創(chuàng)業(yè)公司QuantumScape并成為最大股東。QuantumScape擁有200多項(xiàng)固態(tài)電池技術(shù)專利和專利申請(qǐng)量，目標(biāo)是在2025年前建立固態(tài)電池生產(chǎn)線。

寶馬則在2017年與固態(tài)電池公司Solid Power合作共同開發(fā)全固態(tài)電池。

美國(guó)：美國(guó)擁有一大批高校衍生的初創(chuàng)企業(yè)，如QuantumScape、SEEO、Solid Power、Solid Energy Systems、Ionic Materials等，這些初創(chuàng)公司以其在固態(tài)電池技術(shù)方面的先進(jìn)性，確保美國(guó)進(jìn)入全球固態(tài)電池研究水平的第二梯隊(duì)。

中國(guó)：中國(guó)包括寧德時(shí)代、贛鋒鋰業(yè)、北京衛(wèi)藍(lán)、國(guó)軒高科、珈偉股份、鵬輝能源、輝能科技、比亞迪等企業(yè)都已進(jìn)行固態(tài)鋰電池相關(guān)布局。

近日，電池企業(yè)公布最新進(jìn)展。輝能科技透露，2017－2018年企業(yè)試產(chǎn)第一代固態(tài)動(dòng)力電池，2020年將實(shí)現(xiàn)第一代固態(tài)動(dòng)力電池1GWh的產(chǎn)能。北京衛(wèi)藍(lán)新能源也表示，2021年公司半固態(tài)車用動(dòng)力電池將推向市場(chǎng)。

產(chǎn)能將成降本重要砝碼

據(jù)數(shù)據(jù)顯示，全球固態(tài)鋰電池的需求量在2020年、2025年、2030年分別有望達(dá)到1．7GWh、44．2GWh、494．9GWh，2030年全球市場(chǎng)空間有望達(dá)到1500億元以上。

而根據(jù)輝能此前測(cè)算，固態(tài)電池在產(chǎn)能達(dá)到20GWh時(shí)，其電芯成本仍是液態(tài)鋰電池的1．1倍，而此時(shí)電池包成本可做到液態(tài)的98％。

因此對(duì)于成本問(wèn)題，行業(yè)普遍認(rèn)為，目前固態(tài)電池的生產(chǎn)成本中大多數(shù)為生產(chǎn)過(guò)程成本，未來(lái)生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大將成為降低電池的成本的重要砝碼。

逐漸減少液體的使用，從半固態(tài)電池到準(zhǔn)固態(tài)電池，最終邁向無(wú)液體的全固態(tài)電池，將是固態(tài)電池成熟發(fā)展的趨勢(shì)。

作為新能源汽車發(fā)展的重要推進(jìn)器，無(wú)論液態(tài)鋰電池、固態(tài)電池、燃料電池甚至鋁空氣電池，都具備各自優(yōu)劣，但邁向固態(tài)化已是目前鋰電池大勢(shì)所趨。

只是在新能源汽車未來(lái)的漫長(zhǎng)發(fā)展路徑里，固態(tài)電池或許是又一個(gè)美麗的停靠站。