固態(tài)電池商業(yè)化競(jìng)賽加速,誰(shuí)能率先＂吃螃蟹＂?

來(lái)源：存能電氣  日期：2020-08-13 16:48  瀏覽量：次

固態(tài)電池商業(yè)化競(jìng)賽加速，誰(shuí)能率先“吃螃蟹”？固態(tài)電池并不是一個(gè)新概念，卻在近年來(lái)成為行業(yè)新寵。汽車(chē)行業(yè)、鋰電池行業(yè)、國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)均涉足固態(tài)電池領(lǐng)域，爭(zhēng)搶這一塊蛋糕。雖然企業(yè)被固態(tài)電池優(yōu)良的性能吸引，但同時(shí)也被高昂的成本以及諸多不確定因素?cái)r路。業(yè)內(nèi)人士表示，固態(tài)電池的商業(yè)化之路“道阻且長(zhǎng)”。

固態(tài)電池商業(yè)化競(jìng)賽加速，誰(shuí)能率先“吃螃蟹”？

固態(tài)電池被業(yè)界冠上諸多頭銜，現(xiàn)有的液態(tài)鋰電池體系能量密度極限在350－500Wh／kg，未來(lái)很難滿(mǎn)足國(guó)家技術(shù)提升目標(biāo)，而固態(tài)電池的能量密度能夠達(dá)到800－900Wh／kg。加上充放電次數(shù)高、充電時(shí)間短等特性，固態(tài)電池大大提高了電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程，從而進(jìn)一步加強(qiáng)新能源汽車(chē)與傳統(tǒng)汽車(chē)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)。

在固態(tài)電池的研發(fā)上，以豐田為代表的日本企業(yè)最為積極。日本從2018年開(kāi)始舉全國(guó)之力研究車(chē)載固態(tài)電池，日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)啟動(dòng)的開(kāi)發(fā)固態(tài)電池的項(xiàng)目，2018－2022年將投入100億日元。該項(xiàng)目致力于固態(tài)小型電池領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)商用化，而其中豐田在固態(tài)電池領(lǐng)域擁有大量專(zhuān)利，占據(jù)全球固態(tài)電池專(zhuān)利數(shù)量13％，是全球擁有專(zhuān)利數(shù)量最大的企業(yè)。

豐田在固態(tài)電池方面的研究已有20多年的經(jīng)驗(yàn)，并且產(chǎn)品裝車(chē)測(cè)試也快兩年，可是商業(yè)化應(yīng)用的時(shí)間卻在2020年。可見(jiàn)，我國(guó)固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的道路并非“熱鬧開(kāi)干”那么簡(jiǎn)單。一是尋找合適的固態(tài)電解質(zhì)材料，做出可以商業(yè)化應(yīng)用的電池；二是解決大規(guī)模生產(chǎn)問(wèn)題。業(yè)內(nèi)一致看法是，現(xiàn)有的鋰電池生產(chǎn)線(xiàn)不適合大規(guī)模生產(chǎn)固態(tài)電池，需要一種全新的制備方法。

固態(tài)電池的優(yōu)點(diǎn)

1、安全性極高：與傳統(tǒng)鋰電池相比，固態(tài)電池最突出的優(yōu)點(diǎn)是安全性，液態(tài)電解質(zhì)易燃易爆炸，以及在充電過(guò)程中鋰枝晶的生長(zhǎng)容易刺破隔膜，引起電池短路，造成安全隱患。而固態(tài)電解質(zhì)不可燃、無(wú)腐蝕、不揮發(fā)、不存在漏液?jiǎn)栴}，也克服了鋰枝晶現(xiàn)象，因而固態(tài)電池具有極高安全性。

2、能量密度高：使用了固態(tài)電解質(zhì)后，鋰池的適用材料體系也會(huì)發(fā)生改變，其中核心的一點(diǎn)就是可以不必使用嵌鋰的石墨負(fù)極，而是直接使用金屬鋰來(lái)做負(fù)極，這樣可以明顯減輕負(fù)極材料的用量，使得整個(gè)電池的能量密度有明顯提高。

3、循環(huán)性能強(qiáng)：固態(tài)電解質(zhì)解決了液態(tài)電解質(zhì)在充放電過(guò)程中形成的固態(tài)電解質(zhì)界面膜的問(wèn)題和鋰枝晶現(xiàn)象，大大提升了鋰電池的循環(huán)性的使用壽命，理想情況下循環(huán)性能表現(xiàn)優(yōu)異，能夠達(dá)到45000次左右。

4、柔性化的前景：固態(tài)電池可以經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的優(yōu)化，變成柔性電池，從而帶來(lái)更多的功能和體驗(yàn)。即使是脆性的陶瓷材料，在厚度薄到毫米級(jí)以下后經(jīng)常是可以彎曲的，材料會(huì)變得有柔性。相應(yīng)的，固態(tài)電池在輕薄化后柔性程度也會(huì)有明顯的提高，通過(guò)使用適當(dāng)?shù)姆庋b材料制成的電池可以經(jīng)受幾百到幾千次的彎曲而保證性能基本不衰減。

固態(tài)電池的電解質(zhì)為固態(tài)，具有的密度以及結(jié)構(gòu)可以讓更多帶電離子聚集在一端，傳導(dǎo)更大的電流，進(jìn)而提升電池容量。因此，同樣的電量，固態(tài)電池體積將變得更小。不僅如此，固態(tài)電池中由于沒(méi)有電解液，封存將會(huì)變得更加容易，在汽車(chē)等大型設(shè)備上使用時(shí)，也不需要再額外增加冷卻管、電子控件等，不僅節(jié)約了成本，還能有效減輕重量。

如今，國(guó)內(nèi)固態(tài)電池量產(chǎn)節(jié)奏有望加快，固態(tài)電池生產(chǎn)商透露2017-2018年企業(yè)試產(chǎn)第一代固態(tài)動(dòng)力電池，2020年將實(shí)現(xiàn)第一代固態(tài)動(dòng)力電池1GWh的產(chǎn)能。2021年公司固態(tài)車(chē)用動(dòng)力電池將推向市場(chǎng)。業(yè)內(nèi)認(rèn)為，固態(tài)電池將是未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)車(chē)電池的發(fā)展方向。

固態(tài)電池作為未來(lái)電池的發(fā)展方向已得到業(yè)界的普遍認(rèn)可，國(guó)內(nèi)外企業(yè)目前已經(jīng)開(kāi)始加大研發(fā)與生產(chǎn)速度，固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)布局大戲漸漸拉開(kāi)帷幕。盡管固態(tài)電池技術(shù)已經(jīng)得到突破，但目前的生產(chǎn)制備成熟度還亟待加強(qiáng)，規(guī)?；?、自動(dòng)化的生產(chǎn)線(xiàn)還需要進(jìn)一步研發(fā)，距離產(chǎn)業(yè)商業(yè)化還有一定的距離。真正實(shí)現(xiàn)小規(guī)模量產(chǎn)預(yù)計(jì)在2020年以后，大規(guī)模應(yīng)用則需要更長(zhǎng)的時(shí)間。