固態(tài)電池距離商業(yè)化應(yīng)用還有多遠

　　固態(tài)電池能量密度高、體積小，更具柔性和安全性優(yōu)勢，被認為是動力電池的未來解決方案，但從嶄露頭角到真正成熟地商業(yè)化應(yīng)用，顯然還有漫長的路要走。

　　固態(tài)電池技術(shù)正受到企業(yè)的熱捧：8月29日，贛鋒鋰業(yè)半年報披露，其第一代固態(tài)鋰電池研制品已通過多項第三方安全測試和多家客戶送樣測試，年產(chǎn)億瓦時級固態(tài)鋰電池中試生產(chǎn)線計劃于今年下半年投產(chǎn)；8月22日，蔚來與輝能科技簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，雙方將共同打造固態(tài)電池包樣車，并對固態(tài)電池包生產(chǎn)展開深入合作；國際方面，美國能源部向通用撥款910萬美元用于先進汽車技術(shù)研究，明確表示其中的200萬美元須用于固態(tài)電池的研發(fā)工作……

　　在三元鋰電池大行其道的今天，國內(nèi)外企業(yè)不約而同地加大了對固態(tài)電池的投資、研發(fā)力度，原因何在？

　　固態(tài)電池優(yōu)勢明顯

　　日前，新能源汽車國家大數(shù)據(jù)聯(lián)盟發(fā)布的《新能源汽車國家監(jiān)管平臺大數(shù)據(jù)安全監(jiān)管成果報告》顯示，今年5月至8月中旬，新能源汽車國家監(jiān)管平臺共發(fā)現(xiàn)79起安全事故，從動力電池類型看，高達86%的事故車輛使用了三元鋰電池，7%的事故車輛使用了磷酸鐵鋰電池。

　　北京理工大學電動車輛國家工程實驗室副教授孫立清指出，電動汽車不安全的原因主要在于動力電池，既有電池本身的質(zhì)量問題，也有材料特性造成的問題，材料方面第一個不安全因素就是電解液。電解液屬于可燃有機溶液，當出現(xiàn)電池放熱失控、散熱性能不達標、短路、外力撞擊等情況時，都易引起燃燒。而固態(tài)電池使用固體電極和固體電解液，與傳統(tǒng)鋰離子電池相比，優(yōu)勢十分明顯。

　　一是能量密度更高，質(zhì)量更輕、體積更小。傳統(tǒng)鋰離子電池的隔膜和電解液加起來占據(jù)了電池近40%的體積和25%的質(zhì)量。如果用固態(tài)電解質(zhì)取代，正負極之間的距離可以縮短至幾到十幾個微米，金屬鋰負極代替石墨負極，電池能量密度可以達到傳統(tǒng)鋰電池的近兩倍，質(zhì)量、體積也大大降低。

　　二是安全性更高。固態(tài)電池里沒有氣體、沒有液體，所有材料都以固態(tài)形式存在，穩(wěn)定性、安全性更好。

　　三是具備柔性優(yōu)勢。輕薄化后電池柔性程度會顯著提高，可以經(jīng)受幾百到幾千次的彎曲而保證性能基本不衰減，從而帶來更多的功能和體驗。

　　國際化競爭日趨激烈

　　全球汽車電動化趨勢日益明朗，日本、韓國、美國等國家科研機構(gòu)和企業(yè)也紛紛加緊布局固態(tài)電池技術(shù)儲備。

　　日本豐田、本田、日產(chǎn)等23家汽車、電池和材料企業(yè)，以及京都大學、日本理化學研究所等15家學術(shù)機構(gòu)將共同合作，計劃到2022年全面掌握全固態(tài)電池相關(guān)技術(shù)；為大幅降低電池起火風險，三星SDI提出了“全固態(tài)電池技術(shù)發(fā)展藍圖”；美國先進電池聯(lián)合會提出，在2020年將電芯能量密度提高至350Wh/kg，一些初創(chuàng)的電池企業(yè)如Sakit3、SEEO、QuantumScape和SolidPower等紛紛宣布在全固態(tài)鋰電池研發(fā)方面取得重大進展。

　　與日、韓產(chǎn)業(yè)主導(dǎo)不同，我國固態(tài)電池技術(shù)發(fā)展目前仍以科研機構(gòu)和高校為主導(dǎo)：中科院寧波材料所許曉雄團隊研發(fā)的無機陶瓷固態(tài)電池正與贛峰鋰業(yè)合作嘗試產(chǎn)業(yè)化；中科院青島生物能源與過程研究所崔光磊團隊研發(fā)的固態(tài)電池已在馬里亞納海溝完成應(yīng)用測試；中科院物理所李泓團隊推出了10Ah軟包電芯固態(tài)電池；中國科學技術(shù)大學馬騁教授課題組和清華大學南策文院士團隊合作，制備了倍率性能可與傳統(tǒng)漿料涂覆正極相比的復(fù)合正極，為克服固態(tài)電池中電極-電解質(zhì)接觸差這一瓶頸提供了新思路……

　　與此同時，贛鋒鋰業(yè)、清陶發(fā)展、寧德時代、輝能科技、比亞迪、國軒高科、北京衛(wèi)藍等企業(yè)均在積極推進固態(tài)電池項目。

　　贛鋒鋰業(yè)旗下浙江鋒鋰新能源科技有限公司林久博士介紹說，鋒鋰新能源具備全固態(tài)鋰電池的研究開發(fā)、中試及規(guī)模制造能力，除了中試生產(chǎn)線，鋒鋰新能源還建立了年產(chǎn)百噸的電解質(zhì)生產(chǎn)線。清陶發(fā)展已成功開發(fā)出高能量密度、大容量柔性和高安全性高倍率固態(tài)鋰電池三款產(chǎn)品，將應(yīng)用于軍工特種電源、高端數(shù)碼、新能源汽車等領(lǐng)域；自2013年起，輝能科技陸續(xù)推出三款固態(tài)鋰電池產(chǎn)品，并依次實現(xiàn)商業(yè)化量產(chǎn)，按照規(guī)劃，輝能科技將在2019年底完成1 GWh固態(tài)鋰電池卷式生產(chǎn)線的擴建。

　　規(guī)?；瘧?yīng)用仍存瓶頸

　　由于兼顧安全性和續(xù)航里程優(yōu)勢，固態(tài)電池為動力電池向高比能方向發(fā)展帶來了更多的可能性。

　　盡管前景可期，但固態(tài)電池并非十全十美，仍有一些關(guān)鍵問題有待突破，如倍率性能偏低、充電速度慢、電解質(zhì)材料缺乏等。

　　中科院電工研究所儲能技術(shù)研究組組長陳永翀認為，固態(tài)電池要規(guī)模應(yīng)用于電力儲能，在降本增壽方面還有相當?shù)睦щy需要克服，回收處理也是一大難題。

　　在固態(tài)電池的技術(shù)路線方面，天際汽車副總裁姜辛指出，固態(tài)電池后續(xù)需要著重從倍率性能和溫度性能兩方面進行研究，解決高速和極寒工況續(xù)航兩大電動汽車痛點。

　　從鉛酸電池到鎳氫電池，再到今天的鋰電池，新能源汽車的發(fā)展始終圍繞著動力電池技術(shù)的迭代升級。但技術(shù)突破不是一朝一夕就能實現(xiàn)，正如業(yè)內(nèi)人士所說，固態(tài)電池剛剛嶄露頭角，要真正成為下一代動力電池的解決方案，還有很長的路要走。（本報記者 樊桐杰）