CES迎固態電池 它將成為電動車未來的BUG？

前幾天在拉斯維加斯舉行的2018年國際消費電子展吸引了我們的眼球，當然，這并不是因為會場突然停電。。。但因為發布了大量有趣的新技術。在他們當中，有一家汽車公司不得不關注它，它就是菲斯克。在帶來全新電動跑車Emotion的同時，它還引入了柔性固態電池材料。這東西有什么強大之處？讓我們先來看看Fisker說了什么。

不久前，菲斯克公司聲稱，他們想要制造的固態電池已經申請了專利，其能量密度是傳統鋰電池的2.5倍，巡航里程可以超過600公里，最高速度可以超過每小時250公里，并且具有在9分鐘內恢復160公里的續航能力。菲斯克

Emotion的石墨烯固態電池以一系列數字震驚了電動汽車市場。這一次，讓我們來談談固態電池。該產品是未來的BUG技術嗎？

要了解固態電池，我們必須首先了解我們周圍常用的液體電解質鋰電池是如何工作的。說起來很簡單。它在業內被稱為“搖椅電池”。搖椅的兩端可以看作是電池的正極和負極，中間部分是液體電解質。鋰離子就像我們在學校參加體育考試一樣。我們在兩端都有一個折返運行測試，正-負-正，這是一個完整的充電和放電過程。因此，固態電池與傳統鋰電池最明顯的區別在于，前者使用的電解質是固態結構。

盡管我們對液態鋰電池有一定的了解，但僅僅探索固態電池是不夠的。我們還需要知道鋰電池中使用了哪些材料。一般來說，鋰離子電池由正極、負極、隔膜、電解質和其他部件組成。無論是最初的鎳氫電池、錳酸鋰電池、后來的磷酸鐵鋰電池，還是現在廣為人知的三元鋰電池（Ni-Co-Mn和Ni-Co-Al），這些在化學類別中出現的化學術語實際上是電池的正極材料，并且它是對電池單元容量密度影響最大的一個。至于陽極材料，石墨是目前使用最廣泛的一種。

眾所周知，提高磷酸鐵鋰電池能量密度的空間非常有限。如果不提高能量密度，電動汽車的續航里程就無法提高。因此，動力電池制造商開始從磷酸鐵鋰電池升級為三元鋰電池，例如調整內部材料的比例，用新材料取代石墨陽極材料，提高隔膜的性能。然而，從長遠來看，這些方法很難使三元鋰電池的能量密度超過300Wh/kg，即使可以，短期內也只停留在實驗室階段。那么，在這個行業普遍認可的研發瓶頸出現后，我們應該如何突破天花板來實現未來的目標呢？（2020年為350Wh/kg，2025年為400Wh/kg，2030年為500Wh/kg），輪到固態電池了！

從工作原理來看，固態電池與傳統電解質鋰電池沒有明顯區別，其優點也很容易理解，即鋰離子電池發展的兩個重要方向：1。更高的能量密度和2。更安全的操作。

首先，由于其自身的結構特點，固態電池可以在一端聚集更多的帶電離子，這帶來了可以傳導更多電流的優勢，電池容量也會相應增加。從物質方面理解更直觀。使用固體電解質的鋰電池最終可以擺脫石墨材料的束縛，轉而使用金屬鋰作為負極。這種看似簡單的改變，實際上大大減少了陽極材料的使用量，從而顯著提高了電池的容量密度。鋰電池有這么大，但通過隔膜和電解質可以達到近70%。這是什么意思？這意味著，每天在路上行駛的汽車必須攜帶越來越重的電池組，巡航里程的上升曲線最終只會回到這個水平。然而，如果用固體結構代替液體電解質，陽極和陰極之間的距離將大大減小，甚至只有幾到十幾微米，這大大提高了整個電池系統的容量密度。從目前的測試數據來看，能量密度為300-400Wh/kg的全固態電池不再是問題，一些人預測未來將達到900Wh/kg也不是不可能。除了能量密度的升級，固態電池還有更安全的功能。固體電解質本身不可燃、無腐蝕性和非揮發性，不存在液體電解質泄漏問題。此外，由于不需要隔膜來分離正極和負極，鋰枝晶不會刺穿隔膜導致短路。因此，固態電池可以在更高的溫度（長時間60-120攝氏度）、更高的電流和更高的電壓下工作，并且比液體電解質鋰電池具有更寬的應用范圍。沒有人是完美的，也沒有什么是完美的。這種有點像BUG的電解質結構難道沒有技術障礙嗎？答案一定是否定的！

由于電解質是固體并且具有大的內阻，因此在室溫下其電導率遠低于液體電解質的電導率。當然，并不是所有的固態鋰電池都能解決這個問題，但在犧牲容量密度的前提下，這就形成了一種不能有蛋糕吃的局面。最后，還有一個更重要的問題：成本。據業內人士透露，全固體電解質的成本非常昂貴，因此很難大規模生產。之所以是全球市場，意味著固態電池技術已成為各大相關企業的重要研發方向。讓我們先談談海外市場。John Goodenough（約翰

Goodenough），被稱為鋰電池之父，作為鋰電池的創始人之一，他將研發注意力轉向了固態電池，成為了整個固態電池研發圈的背書。他和德克薩斯大學奧斯汀分校科克雷爾工程學院的高級研究員Maria Helena Braga（Maria

海倫娜

Braga）合作創造了第一個全固態電池。“成本、安全性、儲能密度、充放電速率和循環壽命對電池汽車的廣泛應用非常重要。我們相信，我們的發現已經解決了當今電池的許多固有問題。”Goodenough顯然對此感到非常興奮。聚合物、氧化物和硫化物是固態電池最重要的發展方向，而法國Bolloré、美國Sakti3和日本豐田分別專注于其中之一。知名吸塵器品牌戴森于2015年收購了Sakti3，并于2016年宣布將投資14億美元建造一家電池工廠。德國汽車零部件巨頭博世并沒有放棄這片未來的沃土。2015年，它收購了美國電池公司Seeo，然后與日本著名的GS合作。

YUASA電池公司和三菱重工聯合成立了一家新工廠，專注于固態鋰離子電池的研發。

去年11月，三井金屬發布了下一代鋰離子二次電池“全固態電池”，該電池使用硫化物固體電解質，計劃于2020年量產。對此，在新電池發布后，三井金屬的車企客戶表示，豐田和本田將以此為依托，大力拓展新能源汽車業務。回到2017年，對于固態電池圈來說，今年是非常熱鬧的一年。日立公司宣布其固態電池技術已經研發完成。“該公司現在可以提供與當前鋰離子電池性能相同的固態電池，可以更好地處理溫度變化，并具有更長的循環壽命。”日立薩森總裁Takashi

Tanisho透露，“固態電池的樣品已發送給航空航天和汽車行業的潛在客戶。”去年10月，豐田汽車公司副總裁Didier Leroy宣布，新一代電池“固態電池”將于2025年推出，這將大大增加電動汽車的續航里程。他說，豐田正在投資200多人進行開發，并強調豐田在固態電池方面的專利位居世界第一。去年年底，寶馬宣布與電池技術公司SolidPower建立新的合作關系，旨在為商用電動汽車開發固態電池。讓我們回到中國。在寫作之前，我與當代安培科技有限公司的相關負責人就固態電池技術進行了溝通。他表示，“固態電池是整個行業對未來的共識。當代安培科技有限公司也進行了深入研究，并申請了許多相關專利。”事實上，在閱讀了當代安培科技股份有限公司于2017年11月2日簽署的招股書后，我們發現，下一代電池的研發重點是全固態鋰電池，包括固態電解質膜、鋰離子電池、用于鋰離子電池的固態電解質材料和許多其他專利。當然，當代安培科技有限公司并不是唯一的國內研發團隊。中國科學院青島生物能源與工藝研究所在高能量密度固態電池的研究方面也取得了進展。去年1月15日……

ar，他們研發的固態鋰電池隨中國科學院深海研究所潛水器出海，并赴馬里亞納海溝進行全海示范應用。不難看出，國產固態電池的研發規模和實力也在加速提升。當然，這遠遠不止于此，未來還會有更多。寫在最后：盡管固態電池存在這樣的問題和障礙，但不可否認的是，它們仍然是未來鋰電池研發最重要的方向，而且沒有。當然，也許在不久的將來，我們將有更強大的鋰空氣電池可供選擇，而新能源不僅僅是電動驅動。如今，在略顯激進的新能源發展道路上，借用當代安培科技有限公司負責人的話來說，新能源汽車的續航里程當然重要，但安全是最重要的。我一直相信你不能既有蛋糕又吃，但我還沒有找到最好的吃法。前幾天在拉斯維加斯舉行的2018年國際消費電子展吸引了我們的眼球，當然，這并不是因為會場突然停電。。。但因為發布了大量有趣的新技術。在他們當中，有一家汽車公司不得不關注它，它就是菲斯克。在帶來全新電動跑車Emotion的同時，它還引入了柔性固態電池材料。這東西有什么強大之處？讓我們先來看看Fisker說了什么。

不久前，菲斯克公司聲稱，他們想要制造的固態電池已經申請了專利，其能量密度是傳統鋰電池的2.5倍，巡航里程可以超過600公里，最高速度可以超過每小時250公里，并且具有在9分鐘內恢復160公里的續航能力。菲斯克

Emotion的石墨烯固態電池以一系列數字震驚了電動汽車市場。這一次，讓我們來談談固態電池。該產品是未來的BUG技術嗎？

要了解固態電池，我們必須首先了解我們周圍常用的液體電解質鋰電池是如何工作的。說起來很簡單。它在業內被稱為“搖椅電池”。搖椅的兩端可以看作是電池的正極和負極，中間部分是液體電解質。鋰離子就像我們在學校參加體育考試一樣。我們在兩端都有一個折返運行測試，正-負-正，這是一個完整的充電和放電過程。因此，固態電池與傳統鋰電池最明顯的區別在于，前者使用的電解質是固態結構。

盡管我們對液態鋰電池有一定的了解，但僅僅探索固態電池是不夠的。我們還需要知道鋰電池中使用了哪些材料。一般來說，鋰離子電池由正極、負極、隔膜、電解質和其他部件組成。無論是最初的鎳氫電池、錳酸鋰電池、后來的磷酸鐵鋰電池，還是現在廣為人知的三元鋰電池（Ni-Co-Mn和Ni-Co-Al），這些在化學類別中出現的化學術語實際上是電池的正極材料，并且它是對電池單元容量密度影響最大的一個。至于陽極材料，石墨是目前使用最廣泛的一種。

眾所周知，提高磷酸鐵鋰電池能量密度的空間非常有限。如果不提高能量密度，電動汽車的續航里程就無法提高。因此，動力電池制造商開始從磷酸鐵鋰電池升級為三元鋰電池，例如調整內部材料的比例，用新材料取代石墨陽極材料，提高隔膜的性能。然而，在漫長的ru……

這些方法很難使三元鋰電池的能量密度超過300Wh/kg，即使可以，短期內也只能停留在實驗室階段。那么，在這個行業普遍認可的研發瓶頸出現后，我們應該如何突破天花板來實現未來的目標呢？（2020年為350Wh/kg，2025年為400Wh/kg，2030年為500Wh/kg），輪到固態電池了！從工作原理來看，固態電池與傳統電解質鋰電池沒有明顯區別，其優點也很容易理解，即鋰離子電池發展的兩個重要方向：1。更高的能量密度和2。更安全的操作。

首先，由于其自身的結構特點，固態電池可以在一端聚集更多的帶電離子，這帶來了可以傳導更多電流的優勢，電池容量也會相應增加。從物質方面理解更直觀。使用固體電解質的鋰電池最終可以擺脫石墨材料的束縛，轉而使用金屬鋰作為負極。這種看似簡單的改變，實際上大大減少了陽極材料的使用量，從而顯著提高了電池的容量密度。鋰電池有這么大，但通過隔膜和電解質可以達到近70%。這是什么意思？這意味著，每天在路上行駛的汽車必須攜帶越來越重的電池組，巡航里程的上升曲線最終只會回到這個水平。然而，如果用固體結構代替液體電解質，陽極和陰極之間的距離將大大減小，甚至只有幾到十幾微米，這大大提高了整個電池系統的容量密度。從目前的測試數據來看，能量密度為300-400Wh/kg的全固態電池不再是問題，一些人預測未來將達到900Wh/kg也不是不可能。除了能量密度的升級，固態電池還有更安全的功能。固體電解質本身不可燃、無腐蝕性和非揮發性，不存在液體電解質泄漏問題。此外，由于不需要隔膜來分離正極和負極，鋰枝晶不會刺穿隔膜導致短路。因此，固態電池可以在更高的溫度（長時間60-120攝氏度）、更高的電流和更高的電壓下工作，并且比液體電解質鋰電池具有更寬的應用范圍。沒有人是完美的，也沒有什么是完美的。這種有點像BUG的電解質結構難道沒有技術障礙嗎？答案一定是否定的！

由于電解質是固體并且具有大的內阻，因此在室溫下其電導率遠低于液體電解質的電導率。當然，并不是所有的固態鋰電池都能解決這個問題，但在犧牲容量密度的前提下，這就形成了一種不能有蛋糕吃的局面。最后，還有一個更重要的問題：成本。據業內人士透露，全固體電解質的成本非常昂貴，因此很難大規模生產。之所以是全球市場，意味著固態電池技術已成為各大相關企業的重要研發方向。讓我們先談談海外市場。John Goodenough（約翰

Goodenough），被稱為鋰電池之父，作為鋰電池的創始人之一，他將研發注意力轉向了固態電池，成為了整個固態電池研發圈的背書。他和德克薩斯大學奧斯汀分校科克雷爾工程學院的高級研究員Maria Helena Braga（Maria

海倫娜

Braga）合作創造了第一個全固態電池。“成本、安全性、儲能密度、充放電速率和循環壽命對電池汽車的廣泛應用非常重要。我們相信，我們的發現已經解決了當今電池的許多固有問題。”Goodenough顯然對此感到非常興奮。聚合物、氧化物和硫化物是固態電池最重要的發展方向，而法國Bolloré、美國Sakti3和日本豐田分別專注于其中之一。知名吸塵器品牌戴森于2015年收購了Sakti3，并于2016年宣布將投資14億美元建造一家電池工廠。德國汽車零部件巨頭博世并沒有放棄這片未來的沃土。2015年，它收購了美國電池公司Seeo，然后與日本著名的GS合作。

YUASA電池公司和三菱重工聯合成立了一家新工廠，專注于固態鋰離子電池的研發。

去年11月，三井金屬發布了下一代鋰離子二次電池“全固態電池”，該電池使用硫化物固體電解質，計劃于2020年量產。對此，在新電池發布后，三井金屬的車企客戶表示，豐田和本田將以此為依托，大力拓展新能源汽車業務。回到2017年，對于固態電池圈來說，今年是非常熱鬧的一年。日立公司宣布其固態電池技術已經研發完成。“該公司現在可以提供與當前鋰離子電池性能相同的固態電池，可以更好地處理溫度變化，并具有更長的循環壽命。”日立薩森總裁Takashi

Tanisho透露，“固態電池的樣品已發送給航空航天和汽車行業的潛在客戶。”去年10月，豐田汽車公司副總裁Didier Leroy宣布，新一代電池“固態電池”將于2025年推出，這將大大增加電動汽車的續航里程。他說，豐田正在投資200多人進行開發，并強調豐田在固態電池方面的專利位居世界第一。去年年底，寶馬宣布與電池技術公司SolidPower建立新的合作關系，旨在為商用電動汽車開發固態電池。讓我們回到中國。在寫作之前，我與當代安培科技有限公司的相關負責人就固態電池技術進行了溝通。他表示，“固態電池是整個行業對未來的共識。當代安培科技有限公司也進行了深入研究，并申請了許多相關專利。”事實上，在閱讀了當代安培科技股份有限公司于2017年11月2日簽署的招股書后，我們發現，下一代電池的研發重點是全固態鋰電池，包括固態電解質膜、鋰離子電池、用于鋰離子電池的固態電解質材料和許多其他專利。當然，當代安培科技有限公司并不是唯一的國內研發團隊。中國科學院青島生物能源與工藝研究所在高能量密度固態電池的研究方面也取得了進展。去年1月15日……

ar，他們研發的固態鋰電池隨中國科學院深海研究所潛水器出海，并赴馬里亞納海溝進行全海示范應用。不難看出，國產固態電池的研發規模和實力也在加速提升。當然，這遠遠不止于此，未來還會有更多。寫在最后：盡管固態電池存在這樣的問題和障礙，但不可否認的是，它們仍然是未來鋰電池研發最重要的方向，而且沒有。當然，也許在不久的將來，我們將有更強大的鋰空氣電池可供選擇，而新能源不僅僅是電動驅動。如今，在略顯激進的新能源發展道路上，借用當代安培科技有限公司負責人的話來說，新能源汽車的續航里程當然重要，但安全是最重要的。我一直認為你不能既有蛋糕又吃，但我還沒有找到最好的吃法。

標簽：豐田發現本田寶馬三菱

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