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傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池不會是動力電池的技術終點、固態(tài)電池是后鋰電時代的必經(jīng)之路早已是行業(yè)共識。日本新能源產(chǎn)業(yè)的技術綜合開發(fā)機構(gòu)——NEDO更是早在2008年就發(fā)布了電池研發(fā)路線圖，固態(tài)電池作為發(fā)展方向赫然在目。
固態(tài)電池究竟什么時候能量產(chǎn)，關系著新能源汽車何時才能真正意義上進入市場，因此固態(tài)電池發(fā)展的一舉一動始終牽動著行業(yè)神經(jīng)。
“煙霧彈”密布
6月24日，萬向A123公司和材料公司Ionic Materials正式對外宣布，全固態(tài)電池研發(fā)取得里程碑式進展，并稱“這種獨特的方法使得全固態(tài)電池有望在2022年推向市場”。
8月28日，贛鋒鋰業(yè)發(fā)布2019年半年度報告，表示第一代固態(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，公司投資建設的年產(chǎn)億瓦時級第一代固態(tài)鋰電池研發(fā)中試生產(chǎn)線，計劃于2019年下半年建成投產(chǎn)。
這樣的描述，許多媒體將其解讀為量產(chǎn)在即。但事實上，在萬向的這篇新聞稿里并沒有提到關于“量產(chǎn)”的字眼。而贛鋒鋰業(yè)方面，則能看到“中試生產(chǎn)線”這樣的描述，說明這僅僅是中試產(chǎn)品，并不是真正意義上的量產(chǎn)產(chǎn)品。業(yè)內(nèi)人士指出，電池從中試線到真正的量產(chǎn)，至少需要3年時間，而且還伴隨著失敗的風險。
過去五年來，關于固態(tài)電池技術突破的消息不絕于耳，但最終幾乎所有的結(jié)果都停留在試驗室階段，關于量產(chǎn)商業(yè)化卻始終沒有明確答案。
對于這些經(jīng)常出現(xiàn)的“煙霧彈”，一位業(yè)內(nèi)人士告訴第一電動，“不過是資本游戲罷了。”
那么究竟固態(tài)電池目前進展如何，距離量產(chǎn)到底還有多遠呢？
固態(tài)電池的技術困境
目前固體電解質(zhì)根據(jù)材料不同，分為聚合物、氧化物和硫化物三種體系，但無論哪種體系都無法回避電導率這一評價標準。
電導率是用來描述物質(zhì)中電荷流動難易程度的參數(shù)。電池中，電解質(zhì)的功能在于電池充放電過程中為鋰離子在正負極之間搭建傳輸通道以實現(xiàn)電池內(nèi)部電流的導通，決定鋰離子運輸順暢情況的指標被稱為離子電導率。
根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，硫化物體系電導率最高，意味著該體系有最好的導鋰能力，但傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)的室溫離子電導率為10^(-2)S/cm左右，比任意固態(tài)電解質(zhì)類型的離子電導率都要高。
除了低倍率，高阻抗也是固態(tài)電池在量產(chǎn)路上的一大攔路虎。
傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)與正、負極的接觸方式為液態(tài)與固態(tài)接觸，界面潤濕性良好，界面間不會產(chǎn)生大的阻抗，而固態(tài)電解質(zhì)與正負極之間以固態(tài)與固態(tài)界面的方式接觸，接觸面積小，與極片的接觸緊密性較差，界面阻抗較高?，F(xiàn)階段的大部分固態(tài)電池企業(yè)的產(chǎn)品仍需添加少量液態(tài)電解液以緩解電極界面問題、增加電導率，因此隔膜仍然存在與電池中以用來阻隔正負極，避免電池短路。
低離子電導率與高界面阻抗導致了固態(tài)電池的高內(nèi)阻，直接影響固態(tài)電池的能量密度與功率密度，使其難以達到理論數(shù)值。
三種體系的量產(chǎn)之路
法國Bollore公司算得上真正在電動車上實現(xiàn)固態(tài)電池商用化的企業(yè)，它選擇的是聚合物電池體系。早在2011年底，Bolloré就開始利用自主開發(fā)的電動汽車“Bluecar”和電動巴士“Bluebus”在法國巴黎及其郊外提供汽車共享服務“Autolib”，幾年來已累計投入了約3000輛搭載30kWh固態(tài)聚合物電池+雙電層電容器為動力系統(tǒng)的電動車。但由于工作溫度范圍的限制、加熱器的存在導致能耗增加以及安全性等問題，該產(chǎn)品雖然給市場提供了參考與指導，但并不具備商業(yè)價值。
雖然該體系技術相對成熟，成本低廉，是當前量產(chǎn)能力最強固態(tài)電池，但在室溫下過低的離子電導率以及低容量正極使其能量密度能達到的上限值較低，因此在車規(guī)級動力電池層面上幾乎沒有商用化可能。
而擁有能與液態(tài)電解質(zhì)相媲美的離子電導率的硫化物體系，是最有希望應用于車輛領域的固態(tài)電池體系。這個賽道上都是一些耳熟能詳?shù)拇笸婕?，其中以豐田的技術最為領先。
擁有最大的開發(fā)潛力，卻也伴隨著最大的開發(fā)難度，生產(chǎn)環(huán)境限制、安全問題以及界面問題是其最大阻礙，也是未來需要解決的重點。如此看來，量產(chǎn)商業(yè)化的腳步依然不會太快，就連豐田動力總成部門的總經(jīng)理Shinzuo Abe在接受沃德汽車專訪談及豐田未來戰(zhàn)略時也提到，豐田期望在2020年以后能制造出固態(tài)電池，但若要實現(xiàn)固態(tài)電池的量產(chǎn)，還需要等到2030年以后。
（2014 年 6 月豐田在國際鋰電論壇（IMLB）發(fā)布的技術路線規(guī)劃表）
作為國內(nèi)動力行業(yè)的頭部企業(yè)，寧德時代也表示會持續(xù)關注固態(tài)電池領域進展，并跟進相關技術動態(tài)，但從目前技術進展看，固態(tài)電池距離商業(yè)化仍有較長距離。
最后來看看氧化物體系，它主要分為薄膜型與非薄膜型兩大類，非薄膜型產(chǎn)品憑借較高導電率、相對低的生產(chǎn)成本以及相對平衡的各項指標，已成為中國企業(yè)重點開發(fā)的方向，臺灣輝能與江蘇清陶都是此賽道的知名玩家。
輝能早在2014年便與手機廠商HTC合作生產(chǎn)了一款能給手機充電的手機保護皮套，采用了固態(tài)電池電源，同時，其產(chǎn)品在可穿戴設備等領域也有應用。今年更是分別與天際和蔚來達成合作協(xié)議，有人猜測，這兩家車企的某一家或許會成為首家裝載固態(tài)電池的整車企業(yè)。
但許多業(yè)內(nèi)人士對此也有不同觀點，某車企電池部門經(jīng)理告訴第一電動，“固態(tài)電池的量產(chǎn)商業(yè)化不可能這么快?，F(xiàn)在某些企業(yè)可能具備量產(chǎn)的技術條件，但能否滿足車規(guī)級要求，成本方面用戶是否愿意買單，都不好說。沒有市場的量產(chǎn)，就變成了曲高和寡，沒有意義。”
另一位投資界人士也表示，“固態(tài)電池有商業(yè)化的前景，但商業(yè)化3年內(nèi)還看不到，想全面大批量投入生產(chǎn)和應用，還需要很長的一段時間。”
（NEDO 2008年發(fā)布的全固態(tài)二次電池研發(fā)路線圖）
固態(tài)電池究竟什么時候能量產(chǎn)，關系著新能源汽車何時才能真正意義上進入市場，因此固態(tài)電池發(fā)展的一舉一動始終牽動著行業(yè)神經(jīng)。
“煙霧彈”密布
6月24日，萬向A123公司和材料公司Ionic Materials正式對外宣布，全固態(tài)電池研發(fā)取得里程碑式進展，并稱“這種獨特的方法使得全固態(tài)電池有望在2022年推向市場”。
8月28日，贛鋒鋰業(yè)發(fā)布2019年半年度報告，表示第一代固態(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，公司投資建設的年產(chǎn)億瓦時級第一代固態(tài)鋰電池研發(fā)中試生產(chǎn)線，計劃于2019年下半年建成投產(chǎn)。
這樣的描述，許多媒體將其解讀為量產(chǎn)在即。但事實上，在萬向的這篇新聞稿里并沒有提到關于“量產(chǎn)”的字眼。而贛鋒鋰業(yè)方面，則能看到“中試生產(chǎn)線”這樣的描述，說明這僅僅是中試產(chǎn)品，并不是真正意義上的量產(chǎn)產(chǎn)品。業(yè)內(nèi)人士指出，電池從中試線到真正的量產(chǎn)，至少需要3年時間，而且還伴隨著失敗的風險。
過去五年來，關于固態(tài)電池技術突破的消息不絕于耳，但最終幾乎所有的結(jié)果都停留在試驗室階段，關于量產(chǎn)商業(yè)化卻始終沒有明確答案。
對于這些經(jīng)常出現(xiàn)的“煙霧彈”，一位業(yè)內(nèi)人士告訴第一電動，“不過是資本游戲罷了。”
那么究竟固態(tài)電池目前進展如何，距離量產(chǎn)到底還有多遠呢？
固態(tài)電池的技術困境
目前固體電解質(zhì)根據(jù)材料不同，分為聚合物、氧化物和硫化物三種體系，但無論哪種體系都無法回避電導率這一評價標準。
電導率是用來描述物質(zhì)中電荷流動難易程度的參數(shù)。電池中，電解質(zhì)的功能在于電池充放電過程中為鋰離子在正負極之間搭建傳輸通道以實現(xiàn)電池內(nèi)部電流的導通，決定鋰離子運輸順暢情況的指標被稱為離子電導率。
根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，硫化物體系電導率最高，意味著該體系有最好的導鋰能力，但傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)的室溫離子電導率為10^(-2)S/cm左右，比任意固態(tài)電解質(zhì)類型的離子電導率都要高。
除了低倍率，高阻抗也是固態(tài)電池在量產(chǎn)路上的一大攔路虎。
傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)與正、負極的接觸方式為液態(tài)與固態(tài)接觸，界面潤濕性良好，界面間不會產(chǎn)生大的阻抗，而固態(tài)電解質(zhì)與正負極之間以固態(tài)與固態(tài)界面的方式接觸，接觸面積小，與極片的接觸緊密性較差，界面阻抗較高?，F(xiàn)階段的大部分固態(tài)電池企業(yè)的產(chǎn)品仍需添加少量液態(tài)電解液以緩解電極界面問題、增加電導率，因此隔膜仍然存在與電池中以用來阻隔正負極，避免電池短路。
低離子電導率與高界面阻抗導致了固態(tài)電池的高內(nèi)阻，直接影響固態(tài)電池的能量密度與功率密度，使其難以達到理論數(shù)值。
三種體系的量產(chǎn)之路
法國Bollore公司算得上真正在電動車上實現(xiàn)固態(tài)電池商用化的企業(yè)，它選擇的是聚合物電池體系。早在2011年底，Bolloré就開始利用自主開發(fā)的電動汽車“Bluecar”和電動巴士“Bluebus”在法國巴黎及其郊外提供汽車共享服務“Autolib”，幾年來已累計投入了約3000輛搭載30kWh固態(tài)聚合物電池+雙電層電容器為動力系統(tǒng)的電動車。但由于工作溫度范圍的限制、加熱器的存在導致能耗增加以及安全性等問題，該產(chǎn)品雖然給市場提供了參考與指導，但并不具備商業(yè)價值。
雖然該體系技術相對成熟，成本低廉，是當前量產(chǎn)能力最強固態(tài)電池，但在室溫下過低的離子電導率以及低容量正極使其能量密度能達到的上限值較低，因此在車規(guī)級動力電池層面上幾乎沒有商用化可能。
而擁有能與液態(tài)電解質(zhì)相媲美的離子電導率的硫化物體系，是最有希望應用于車輛領域的固態(tài)電池體系。這個賽道上都是一些耳熟能詳?shù)拇笸婕?，其中以豐田的技術最為領先。
擁有最大的開發(fā)潛力，卻也伴隨著最大的開發(fā)難度，生產(chǎn)環(huán)境限制、安全問題以及界面問題是其最大阻礙，也是未來需要解決的重點。如此看來，量產(chǎn)商業(yè)化的腳步依然不會太快，就連豐田動力總成部門的總經(jīng)理Shinzuo Abe在接受沃德汽車專訪談及豐田未來戰(zhàn)略時也提到，豐田期望在2020年以后能制造出固態(tài)電池，但若要實現(xiàn)固態(tài)電池的量產(chǎn)，還需要等到2030年以后。
（2014 年 6 月豐田在國際鋰電論壇（IMLB）發(fā)布的技術路線規(guī)劃表）
作為國內(nèi)動力行業(yè)的頭部企業(yè)，寧德時代也表示會持續(xù)關注固態(tài)電池領域進展，并跟進相關技術動態(tài)，但從目前技術進展看，固態(tài)電池距離商業(yè)化仍有較長距離。
最后來看看氧化物體系，它主要分為薄膜型與非薄膜型兩大類，非薄膜型產(chǎn)品憑借較高導電率、相對低的生產(chǎn)成本以及相對平衡的各項指標，已成為中國企業(yè)重點開發(fā)的方向，臺灣輝能與江蘇清陶都是此賽道的知名玩家。
輝能早在2014年便與手機廠商HTC合作生產(chǎn)了一款能給手機充電的手機保護皮套，采用了固態(tài)電池電源，同時，其產(chǎn)品在可穿戴設備等領域也有應用。今年更是分別與天際和蔚來達成合作協(xié)議，有人猜測，這兩家車企的某一家或許會成為首家裝載固態(tài)電池的整車企業(yè)。
但許多業(yè)內(nèi)人士對此也有不同觀點，某車企電池部門經(jīng)理告訴第一電動，“固態(tài)電池的量產(chǎn)商業(yè)化不可能這么快?，F(xiàn)在某些企業(yè)可能具備量產(chǎn)的技術條件，但能否滿足車規(guī)級要求，成本方面用戶是否愿意買單，都不好說。沒有市場的量產(chǎn)，就變成了曲高和寡，沒有意義。”
另一位投資界人士也表示，“固態(tài)電池有商業(yè)化的前景，但商業(yè)化3年內(nèi)還看不到，想全面大批量投入生產(chǎn)和應用，還需要很長的一段時間。”
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