固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化之路多艱

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　　目前幾乎所有大型車企、領(lǐng)先的電池生產(chǎn)商都在持續(xù)推進(jìn)固態(tài)電池的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化探索。部分企業(yè)研發(fā)的固態(tài)電池也表現(xiàn)出比鋰離子電池更明顯的優(yōu)勢。但很多成果實(shí)際上仍停留在實(shí)驗(yàn)室階段，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化還為時(shí)尚早。固態(tài)動(dòng)力電池在安全性、生產(chǎn)工藝以及與汽車配套后的一致性上都有更高的要求，這些都是企業(yè)必須攻克的難題。

　　作為被業(yè)界看好的下一代新型電池技術(shù)，固態(tài)電池近年來熱度不斷攀升，在業(yè)內(nèi)形成了一股新的投資熱潮。

　　日前，固態(tài)鋰電池技術(shù)公司輝能科技（下稱“輝能科技”）對外宣布已完成近億美元D輪融資，投資方包括中銀投資和一汽產(chǎn)業(yè)基金，本輪融資將用于固態(tài)鋰電池的商業(yè)化落地和工廠建設(shè)。“我們今年預(yù)計(jì)完成1GWh車載固態(tài)電池產(chǎn)線的試車，2021年開始量產(chǎn)，將比同行早4—5年時(shí)間。”輝能科技表示。

　　深受企業(yè)追捧

　　記者了解到，輝能科技成立于2006年，在2013年實(shí)現(xiàn)了固態(tài)鋰電池的商業(yè)化量產(chǎn)，早期應(yīng)用于消費(fèi)電子領(lǐng)域，近年來應(yīng)用于新能源汽車領(lǐng)域。今年3月，輝能科技對外發(fā)布了全新堆疊式固態(tài)鋰電池（SSB）。資料顯示，與平常使用的液體或凝膠聚合物不同，SSB電池采用的是氧化物陶瓷電解質(zhì)，可延長電池壽命，縮短充電時(shí)間，而且更加安全，不會(huì)發(fā)生火災(zāi)或爆炸。

　　“與目前使用的電動(dòng)汽車鋰離子電池相比，SSB電池重量更輕、更節(jié)能、更安全，總能量密度提高了29%—56%。”輝能科技公布的數(shù)據(jù)顯示，目前，該企業(yè)的車載固態(tài)電池包能量密度已達(dá)190Wh/kg，預(yù)計(jì)在2022年可達(dá)270Wh/kg。

　　“我們研究固態(tài)氧化物路線已經(jīng)超過13年，克服了材料瓶頸與量產(chǎn)工藝制備的挑戰(zhàn)，創(chuàng)造出固態(tài)鋰陶瓷電池芯、多軸雙極電池包等獨(dú)家專利技術(shù)，可同時(shí)解決電動(dòng)車的安全問題和里程焦慮，而且使用壽命比傳統(tǒng)鋰電池長、可5C快充、耐高低溫。”輝能科技創(chuàng)始人楊思枏強(qiáng)調(diào)。

　　事實(shí)上，輝能科技并不是唯一一個(gè)推進(jìn)固態(tài)電池的企業(yè)，目前幾乎所有大型車企、領(lǐng)先的電池生產(chǎn)商都在持續(xù)推進(jìn)固態(tài)電池的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化探索，其中包括寶馬、奔馳、松下和三星等跨國企業(yè)，以及國內(nèi)的寧德年代、比亞迪、國軒高科、江蘇清陶等企業(yè)。

　　“沒有一個(gè)廠商是完全不關(guān)注固態(tài)電池的。對于下一代新技術(shù)方向，每個(gè)有實(shí)力的廠商都會(huì)關(guān)注、研究，以保持競爭力。”中國化學(xué)與物理電池行業(yè)協(xié)會(huì)秘書長劉彥龍?zhí)寡浴?/p>

　　技術(shù)和成本等難題待攻克

　　雖然從技術(shù)和性能方面來看，固態(tài)電池都極有可能成為三元電池之后電動(dòng)汽車的主流選擇，但從目前進(jìn)展來看，由于其產(chǎn)業(yè)化條件仍未成熟，發(fā)展仍然面臨著很多困難。

　　“在固態(tài)電池的開發(fā)上，我們應(yīng)該考慮四個(gè)因素——電解質(zhì)與電極之間的穩(wěn)定化學(xué)界面、用于表征的有效工具、可持續(xù)的制造過程，以及可回收性設(shè)計(jì)。”作為從事固態(tài)電池研究的機(jī)構(gòu)之一，加利福尼亞大學(xué)圣地亞哥分校近日發(fā)布了一篇論文，重點(diǎn)探討了固態(tài)電池技術(shù)發(fā)展面臨的四大挑戰(zhàn)。

　　“需要注意的是，我們應(yīng)該考慮如何同時(shí)應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，因?yàn)樗鼈兌际窍嗷リP(guān)聯(lián)的。如果我們要確保全固態(tài)電池的技術(shù)是可靠的，那就必須找到同時(shí)解決這些挑戰(zhàn)的方案。”加州大學(xué)圣地亞哥分校雅各布斯工程學(xué)院的納米工程學(xué)教授Shirley Meng指出。

　　除了技術(shù)難關(guān)需要攻克，業(yè)內(nèi)還普遍認(rèn)為，由于固態(tài)電池成本過高，如果想要實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)，與鋰離子電池同臺(tái)競爭，恐怕尚需不少時(shí)日。

　　“比如固態(tài)電解質(zhì)能否實(shí)現(xiàn)快充這個(gè)問題，我認(rèn)為如果用雙核心技術(shù)，輝能科技的固態(tài)電池在能量密度上基本是等同于采用了相同的活性材料，即能夠達(dá)到快充狀況。”楊思枏舉了個(gè)例子來描述固態(tài)電池的高成本問題。“唯一的問題就只有固態(tài)電解質(zhì)本身的價(jià)格了。”

　　多項(xiàng)進(jìn)展尚停留在實(shí)驗(yàn)室階段

　　記者注意到，為能夠在下一代電池技術(shù)更迭時(shí)搶占先機(jī)，目前已有很多動(dòng)力電池企業(yè)在積極研發(fā)與固態(tài)電池相關(guān)的技術(shù)，同時(shí)也獲得了一定的突破。然而在產(chǎn)業(yè)化的問題上，業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為還是為時(shí)尚早。

　　“固態(tài)電池要想產(chǎn)業(yè)化還很難。”劉彥龍表示，目前很多企業(yè)的固態(tài)電池試驗(yàn)樣本是做出來了，但大部分還處于實(shí)驗(yàn)階段，能否達(dá)到車規(guī)級(jí)應(yīng)用還有待考證。

　　比如三星日前發(fā)布了關(guān)于固態(tài)電池研究的最新進(jìn)展，在困擾全固態(tài)電池量產(chǎn)的鋰枝晶與充放電效率問題上提出了解決方案。資料顯示，使用該技術(shù)的電池在體積上會(huì)比相同容量傳統(tǒng)鋰離子電池縮小50%，單次充電可達(dá)800公里續(xù)航，循環(huán)次數(shù)高達(dá)1000次。但記者注意到，這項(xiàng)技術(shù)目前僅在實(shí)驗(yàn)室中得到驗(yàn)證，短期內(nèi)還無法投放市場。

　　同樣表示無法量產(chǎn)的還有其他企業(yè)。輝能科技日前坦言，新研發(fā)出來的SSB電池，目前還難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)和應(yīng)用。而寧德時(shí)代的一位電池開發(fā)負(fù)責(zé)人此前更是直言：“寧德時(shí)代的全固態(tài)電池還在開發(fā)中，也制作了樣品，但要實(shí)現(xiàn)商品化，恐怕要到2030年以后。”

　　“固態(tài)動(dòng)力電池在安全性、生產(chǎn)工藝以及與汽車配套后的一致性上都有更高的要求，這些都是目前企業(yè)想要發(fā)展固態(tài)電池必須攻克的難題。”有業(yè)內(nèi)人士強(qiáng)調(diào)，只有把以上的問題都解決了，固態(tài)電池才能更好地邁入產(chǎn)業(yè)化。（■本報(bào)記者 黃珮）