近年來，各種電池新技術(shù)層出不窮，如無鈷電池、石墨烯電池、刀片電池、固態(tài)電池等等。其中，固態(tài)鋰電池因為安全性能好、能量密度高，被認為是未來電池技術(shù)發(fā)展的重要方向之一。
看好固態(tài)電池的巨大潛力，越來越多的企業(yè)加入到固態(tài)電池技術(shù)的研發(fā)隊伍中。
企業(yè)紛紛加碼固態(tài)電池
今年3月，三星宣布發(fā)明了一種提高全固態(tài)電池壽命和安全性的方法，使這種電池有望替代鋰離子電池。這種電池采用固態(tài)電解質(zhì)，在高溫下不易燃，還能抑制鋰枝晶生長避免穿刺短路。此外它使用銀碳（Ag-C）復(fù)合層作為陽極，能將能量密度提高到900Wh/L。
據(jù)三星說法，其原型電池充滿電后，可以讓電動汽車一次行駛超過800公里，電池循環(huán)壽命超過1000次，并且體積比同容量鋰離子電池小50%。也正因此，固態(tài)電池被認為是未來10年最適合電動汽車的動力電池。
光大證券報告指出，“固態(tài)電池領(lǐng)域進入“軍備競賽”階段，各企業(yè)期望搶占先機以贏得市場份額。固態(tài)電池領(lǐng)域市場參與者眾多，車企、電池企業(yè)、投資機構(gòu)、科研機構(gòu)等在資本、技術(shù)、人才三方面進行博弈”。
國內(nèi)外企業(yè)紛紛加大固態(tài)電池技術(shù)的研發(fā)投入，以期在下一代動力電池技術(shù)競爭中掌握主導(dǎo)權(quán)。
國外如寶馬、豐田、現(xiàn)代、大眾等。其中，寶馬2017年就開始牽手Soild Power開發(fā)固態(tài)電池；豐田作為較早著手研發(fā)固態(tài)電池的車企之一，側(cè)重硫化物固態(tài)電解質(zhì)技術(shù)路線，有望在2022年推出搭載固態(tài)電池的車型；現(xiàn)代集團已投資IonicMaterials用于固態(tài)電池研發(fā)，為IonicMaterials出錢的還有三星和戴森；大眾將在歐洲建廠生產(chǎn)固態(tài)電池，并有望在2024-2025年間實現(xiàn)量產(chǎn)。
國內(nèi)如寧德時代、比亞迪、國軒高科、中航鋰電、江蘇清陶、力神電池、億緯鋰能、輝能科技、橫店東磁當升科技、贛鋒鋰業(yè)等，都有布局固態(tài)鋰電池技術(shù)。
其中，今年4月，輝能科技完成近億美元D輪融資，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)。今年輝能科技預(yù)計將完成1GWh車載固態(tài)電池產(chǎn)線的試車，2021年開始量產(chǎn)。
贛鋒鋰業(yè)早在2019年12月就曾表示，已經(jīng)完成3億元固態(tài)電池銷售；國軒高科表示，半固態(tài)電池技術(shù)已處于實驗室向中試轉(zhuǎn)換階段；寧德時代在聚合物固態(tài)鋰金屬電池和硫化物基固態(tài)電池方向都有研究；比亞迪表示，正在積極推進固態(tài)電池項目商用……
下一代鋰電技術(shù)制高點？
固態(tài)電池是一種不用有機電解液與塑料隔膜，采用固體電極與固體電解質(zhì)的鋰電池。與鋰離子電池相比，其在有效地減少體積和質(zhì)量的同時，還能提升鋰電池的能量密度，很好地解決了當前三元鋰電池高安全和高能量密度的矛盾，被各方廣泛看好。有機構(gòu)認為，固態(tài)電池是下一代鋰電技術(shù)制高點。
榮獲2019年諾貝爾化學獎的日本科學家吉野彰（Arika Yoshino）曾表示，“我認為固態(tài)電池代表了未來的一個方向，固態(tài)電池在基礎(chǔ)研發(fā)方面已經(jīng)取得了重大的突破性進展，而對于大規(guī)模量產(chǎn)的研發(fā)技術(shù)也正在進步?！?
2019年12月，工信部發(fā)布《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》（征求意見稿），在“實施電池技術(shù)突破行動”中，加快固態(tài)動力電池技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化被列為“新能源汽車核心技術(shù)攻關(guān)工程”。
各個國家對于固態(tài)電池發(fā)展的目標和規(guī)劃也日漸明晰：美國能源部的部署著重于電池正負極材料的革新、電芯優(yōu)化和降低成本或者解脫電池對重要材料如鈷的依賴，以及回收利用動力電池材料；中國著力于固態(tài)電解質(zhì)的研發(fā)，2020年或?qū)⒐虘B(tài)電池研發(fā)上升至國家戰(zhàn)略層面，加快固態(tài)電池發(fā)展；德國政府的策略是加大資金扶持；日本為應(yīng)對多元化的市場需求、保持在世界市場上的競爭力、降低技術(shù)發(fā)展的不確定性，汽車技術(shù)沒有集中在某一領(lǐng)域。
全面產(chǎn)業(yè)化仍需時間
固態(tài)電池潛力巨大，有希望獲得安全性更高、單體能量密度更高（＞350 Wh/kg）和壽命更長（＞5000次）的動力電池。不過目前固態(tài)電池的工藝路線還不成熟，產(chǎn)業(yè)化尚需時間：
預(yù)計在2025年前后，半固態(tài)電池可以實現(xiàn)量產(chǎn)，2030年前后實現(xiàn)全固態(tài)電池的商業(yè)化應(yīng)用。我國提前布局，部分企業(yè)已進入固態(tài)鋰離子電池（半固態(tài)電池）中試階段，2025年前可能實現(xiàn)固態(tài)電池量產(chǎn)。
固態(tài)電池沒有在量產(chǎn)車上搭載的原因很多。如使用固態(tài)電解質(zhì)之后，固態(tài)電池存在電導(dǎo)率偏低，界面阻抗和穩(wěn)定性問題。
解決上述問題的辦法是找到合適的電解質(zhì)，讓它的結(jié)構(gòu)能達到既讓鋰離子順暢通過，又能解決接觸的問題。目前有三種主流固態(tài)電解質(zhì)，聚合物、氧化物、硫化物，但是它們各自又有各自的問題，比如難加工、化學穩(wěn)定性差等。
此外，固態(tài)電池想要最終實現(xiàn)量產(chǎn)還要考慮到成本和效率的問題。之前已有預(yù)測，固態(tài)電池成本遠高于鋰離子電池，未來固態(tài)電池若想實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，降本顯得極為重要。近兩年，清陶、衛(wèi)藍新能源、輝能科技等企業(yè)將建固態(tài)電池生產(chǎn)線。
光大證券表示，向全固態(tài)鋰電池過渡是鋰電技術(shù)進步的重要趨勢；目前，全球都在加快固態(tài)電池的研發(fā)，雖然距離產(chǎn)業(yè)化尚需時間，但如電解質(zhì)或負極材料選擇與改性、電池工藝革新都應(yīng)是一步一步探索的過程；建議持續(xù)關(guān)注企業(yè)與科研單位的創(chuàng)新技術(shù)成果的發(fā)布、并持續(xù)關(guān)注龍頭公司的鋰電產(chǎn)品的研發(fā)進展。
總之，想要盡快將固態(tài)電池技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，需要打通和建立上下游產(chǎn)業(yè)鏈，并要研發(fā)新材料和新設(shè)備。
