頻頻“現身”引爭論 固態電池離產業化還有多遠？

近年來，固態電池已成為電池行業的一個熱門話題。消息人士稱，日前，美國菲斯科汽車公司發布了一款全新的電池技術固態電池，稱其可以將電動汽車用戶的續航里程提高到500英里（約804公里）以上，充電時間僅需1分鐘。甚至有觀點認為，固態電池可以“秒殺”鋰電池。跨國汽車公司在固態電池領域的速度越來越快。這并不是關于固態電池研發成果的第一條新聞。如今固態電池發展到什么程度了？它真的像外界所說的那樣優越嗎？它離商業化還有多遠？對此，《中國汽車報》記者采訪了相關專家，了解到固態電池有兩個顯著特點。首先，能量密度大約是傳統鋰電池的2.5～3倍；第二，它更安全，消除了電池破裂或高溫等事故造成的燃燒隱患。然而，固態電池也有兩個困難。一個是電解質材料本身；二是接口性能的調節和優化。目前，它的商業化之路還很長。

近期國外固態電池成果頻出，幾款固態電池的新動向引起了業界的關注。據外媒報道，菲斯科已申請固態電池專利，預計2023年實現量產。Fisco聲稱，Fisco的固態電池使用三維電極，能量密度是傳統鋰離子電池的2.5倍。不僅Fisco曝光了固態電池的消息，全球多家企業和機構也發布了固態電池最新進展。根據“2017~2021年全球固態電池市場”，目前，豐田、松下、三星、三菱、寶馬、現代和戴森等多家公司正在加緊固態電池的研發。法國的Bolloré、美國的Sakti3和日本的Toyota分別代表了聚合物、氧化物和硫化物的技術發展方向。據報道，Bollore已投資2900輛電動汽車，配備其子公司Batscape生產的30kWh鋰金屬聚合物電池（LMP）。豐田公司開發了一種能量密度為400瓦時/升的全固態鋰離子電池。豐田研究人員表示，這種電池將于2020年左右實現商業化。松下最新的固態電池能量密度提高了3~4倍；本田和日立造船成立的組織開發了Ah級電池，預計將在三年內大規模生產。在研發方式上，一些國外公司在固態電池領域自主研發，另一些則選擇聯合研發。例如，大眾汽車在固態電池的研發方面相對較晚，但已經做好了獨立開發的準備。不久前，豐田公司宣布與松下公司合作開發固態電池。幾天后，寶馬宣布與Solid Power合作開發固態鋰電池。博世與日本著名電池公司GS YUASA和三菱重工聯合成立了一家新工廠，專注于固體陽極鋰離子電池。中國科學院（以下簡稱“CAS”）在中國加緊固態電池的研究與開發，推出固態電池的時間相對較早。目前，五個研發團隊已經取得了不同的進展。例如，中國科學院化學研究所的郭玉國團隊開發了一種抗氧化電壓為4.5伏的聚醚丙烯酸酯聚合物固體電解質；

來自中國科學院寧波材料研究所的徐小熊團隊開發了氧化物、硫化物固體電解質材料、陶瓷芯片和全固態電池，并與贛鋒鋰業合作嘗試工業化。目前，該團隊已在國內率先開發出一系列容量為0.2 ah~10Ah的固態單電池。10Ah固態單電池的能量密度達到260Wh/kg，1000次循環后容量保持率達到88%。中國科學院青島生物能源研究所的崔光磊開發了一種由碳酸聚丙烯、纖維素、鋰、鑭、鋯和氧組成的固體電解質。研制的電池能量密度達到300Wh/kg，首次在馬里亞納海溝完成深海試驗。中國科學院上海硅酸鹽研究所的郭祥新團隊開發了由聚環氧乙烷、鋰鑭鋯氧化物組成的固體電解質，并開發了2Ah級固體鋰離子電池。中國科學院物理研究所提出并驗證了原位固態的概念。10Ah柔性電池的能量密度達到310~390Wh/kg，體積能量密度達到800~890Wh/L。電池可以在90℃的室溫下循環使用。此外，中國知名電池公司當代安培科技有限公司也投資了固態電池的研發。目前，當代安培科技股份有限公司的聚合物鋰金屬固態電池已循環使用300多周，容量保持率達到82%。商業化仍然需要克服許多缺點。現在看來，固態電池的發展正在如火如荼地進行。從長遠來看，它將呈現出怎樣的發展趨勢？一位固態電池權威專家告訴《中國汽車報》記者，固態電池的發展主要有兩條路線，一條是聚合物路線；

第二種是全無機陶瓷路線，可分為氧化物和硫化物兩個方向。目前，這兩條技術路線都存在無法克服的缺點，無法大規模商業化。陶瓷路線固態電池最大的問題是其能量密度相對較低，與現有電池中的鈦酸鋰電池類似，能量低于磷酸亞鐵鋰和三元電池，但可以大倍率充放電。相對較低的能量密度使得采用陶瓷路線的固態電池與現有電池相比沒有經濟優勢。這位專家告訴記者，日本在陶瓷路線上布局固態電池已有10多年的歷史，具有領先優勢。日本宣傳報道中提出的15分鐘指控是完全可信的。聚合物固態電池具有較高的能量密度，但充電速率較低。據介紹，聚合物固態電池界面之間的內阻較大，充滿電需要5個多小時。正是由于高能量密度，快速充電可能會帶來危險。聚合物固態電池由于內阻大，在充電過程中會造成能量損失，這一點不容忽視。此外，聚合物固態電池最致命的問題是其充電溫度高，室溫下充電率低，這限制了其大規模的商業應用。然而，目前國內大多數研究機構和企業的目標都是聚合物固態電池。從全球固態電池技術的發展來看，中國并不落后，可以與國外先進技術相媲美。中國科學院青島生物能源研究所研究員崔光磊告訴《中國汽車報》記者，其團隊研發的固態電池成功展示了“清能-1”深海電源在馬里亞納海溝的應用，使中國成為繼日本之后第二個掌握深海鋰電源技術的國家。不久前，中國科學院院士、清華大學教授高歐陽明也談到了固態電池的發展。他說，美國專注于有機-無機復合固體電解質的大容量固態鋰電池的研發，主要是小公司和創業公司。日本和韓國都開發了使用無機固體電解質的大容量固態鋰電池，許多公司也推出了大規模生產計劃。中國、日本和韓國的情況相似。這三個國家已經擁有一個龐大的鋰離子電池產業鏈，不想重新發明。一般來說，固態電池、電解質的發展可能會遵循從液態、半固態、固液混合物到固態，最后到全固態的路徑。在負極方面，從石墨負極向硅碳負極的轉變。目前，中國正在從石墨負極向硅碳負極轉型，最終可能轉向金屬鋰負極，但這一路線仍存在技術上的不確定性。近年來，固態電池已成為電池行業的一個熱門話題。消息人士稱，日前，美國菲斯科汽車公司發布了一款全新的電池技術固態電池，稱其可以將電動汽車用戶的續航里程提高到500英里（約804公里）以上，充電時間僅需1分鐘。甚至有觀點認為，固態電池可以“秒殺”鋰電池。跨國汽車公司在固態電池領域的速度越來越快。這并不是關于固態電池研發成果的第一條新聞。如今固態電池發展到什么程度了？它真的像外界所說的那樣優越嗎？它離商業化還有多遠？對此，《中國汽車報》記者采訪了相關專家，了解到固態電池有兩個顯著特點。首先，能量密度大約是傳統鋰電池的2.5～3倍；第二，它更安全，消除了電池破裂或高溫等事故造成的燃燒隱患。然而，固態電池也有兩個困難。一個是電解質材料本身；

二是接口性能的調節和優化。目前，它的商業化之路還很長。

近期國外固態電池成果頻出，幾款固態電池的新動向引起了業界的關注。據外媒報道，菲斯科已申請固態電池專利，預計2023年實現量產。Fisco聲稱，Fisco的固態電池使用三維電極，能量密度是傳統鋰離子電池的2.5倍。不僅Fisco曝光了固態電池的消息，全球多家企業和機構也發布了固態電池最新進展。根據“2017~2021年全球固態電池市場”，目前，豐田、松下、三星、三菱、寶馬、現代和戴森等多家公司正在加緊固態電池的研發。法國的Bolloré、美國的Sakti3和日本的Toyota分別代表了聚合物、氧化物和硫化物的技術發展方向。據報道，Bollore已投資2900輛電動汽車，配備其子公司Batscape生產的30kWh鋰金屬聚合物電池（LMP）。豐田公司開發了一種能量密度為400瓦時/升的全固態鋰離子電池。豐田研究人員表示，這種電池將于2020年左右實現商業化。松下最新的固態電池能量密度提高了3~4倍；本田和日立造船成立的組織開發了Ah級電池，預計將在三年內大規模生產。在研發方式上，一些國外公司在固態電池領域自主研發，另一些則選擇聯合研發。例如，大眾汽車在固態電池的研發方面相對較晚，但已經做好了獨立開發的準備。不久前，豐田公司宣布與松下公司合作開發固態電池。幾天后，寶馬宣布與Solid Power合作開發固態鋰電池。博世與日本著名電池公司GS YUASA和三菱重工聯合成立了一家新工廠，專注于固體陽極鋰離子電池。中國科學院（以下簡稱“CAS”）在中國加緊固態電池的研究與開發，推出固態電池的時間相對較早。目前，五個研發團隊已經取得了不同的進展。例如，中國科學院化學研究所的郭玉國團隊開發了一種抗氧化電壓為4.5伏的聚醚丙烯酸酯聚合物固體電解質；

來自中國科學院寧波材料研究所的徐小熊團隊開發了氧化物、硫化物固體電解質材料、陶瓷芯片和全固態電池，并與贛鋒鋰業合作嘗試工業化。目前，該團隊已在國內率先開發出一系列容量為0.2 ah~10Ah的固態單電池。10Ah固態單電池的能量密度達到260Wh/kg，1000次循環后容量保持率達到88%。中國科學院青島生物能源研究所的崔光磊開發了一種由碳酸聚丙烯、纖維素、鋰、鑭、鋯和氧組成的固體電解質。研制的電池能量密度達到300Wh/kg，首次在馬里亞納海溝完成深海試驗。中國科學院上海硅酸鹽研究所的郭祥新團隊開發了由聚環氧乙烷、鋰鑭鋯氧化物組成的固體電解質，并開發了2Ah級固體鋰離子電池。中國科學院物理研究所提出并驗證了原位固態的概念。10Ah柔性電池的能量密度達到310~390Wh/kg，體積能量密度達到800~890Wh/L。電池可以在90℃的室溫下循環使用。此外，中國知名電池公司當代安培科技有限公司也投資了固態電池的研發。目前，當代安培科技股份有限公司的聚合物鋰金屬固態電池已循環使用300多周，容量保持率達到82%。商業化仍然需要克服許多缺點。現在看來，固態電池的發展正在如火如荼地進行。從長遠來看，它將呈現出怎樣的發展趨勢？一位固態電池權威專家告訴《中國汽車報》記者，固態電池的發展主要有兩條路線，一條是聚合物路線；

第二種是全無機陶瓷路線，可分為氧化物和硫化物兩個方向。目前，這兩條技術路線都存在無法克服的缺點，無法大規模商業化。陶瓷路線固態電池最大的問題是其能量密度相對較低，與現有電池中的鈦酸鋰電池類似，能量低于磷酸亞鐵鋰和三元電池，但可以大倍率充放電。相對較低的能量密度使得采用陶瓷路線的固態電池與現有電池相比沒有經濟優勢。這位專家告訴記者，日本在陶瓷路線上布局固態電池已有10多年的歷史，具有領先優勢。日本宣傳報道中提出的15分鐘指控是完全可信的。聚合物固態電池具有較高的能量密度，但充電速率較低。據介紹，聚合物固態電池界面之間的內阻較大，充滿電需要5個多小時。正是由于高能量密度，快速充電可能會帶來危險。聚合物固態電池由于內阻大，在充電過程中會造成能量損失，這一點不容忽視。此外，聚合物固態電池最致命的問題是其充電溫度高，室溫下充電率低，這限制了其大規模的商業應用。然而，目前國內大多數研究機構和企業的目標都是聚合物固態電池。從全球固態電池技術的發展來看，中國并不落后，可以與國外先進技術相媲美。中國科學院青島生物能源研究所研究員崔光磊告訴《中國汽車報》記者，其團隊研發的固態電池成功展示了“清能-1”深海電源在馬里亞納海溝的應用，使中國成為繼日本之后第二個掌握深海鋰電源技術的國家。不久前，中國科學院院士、清華大學教授高歐陽明也談到了固態電池的發展。他說，美國專注于有機-無機復合固體電解質的大容量固態鋰電池的研發，主要是小公司和創業公司。日本和韓國都開發了使用無機固體電解質的大容量固態鋰電池，許多公司也推出了大規模生產計劃。中國、日本和韓國的情況相似。這三個國家已經擁有一個龐大的鋰離子電池產業鏈，不想重新發明。一般來說，固態電池、電解質的發展可能會遵循從液態、半固態、固液混合物到固態，最后到全固態的路徑。在負極方面，從石墨負極向硅碳負極的轉變。目前，中國正在從石墨負極向硅碳負極轉型，最終可能轉向金屬鋰負極，但這一路線仍存在技術上的不確定性。

標簽：豐田寶馬三菱本田大眾

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