固态电池未来会是主流吗？

原创黄诚电车资源

动力电池作为新能源汽车的“心脏”，其发展直接影响到新能源汽车的发展。在当前锂离子电池体系下,依靠高镍三元正极、硅碳负极和电解液的组合将在3-5年内达到性能极限(能量密度上限为350Wh/Kg),但仍无法彻底满足动力电池对安全性、能量密度与成本的要求。

中国科学院院士、中国电动汽车百人会执行副理事长欧阳明高曾表示，锂离子电池具有成为动力电池主流技术的潜质和前景,但瓶颈是高比能量动力电池的安全性。从改善电池本身安全性出发,要发展新型的固态电解质电池。中国电池产业虽然暂时取得优势,但国际竞争压力巨大,需要全力追赶固态电池前沿技术。

由于在安全性、可靠性、能量密度、循环寿命等多方面性能优势明显，固态电池被业内认为是较为理想的下一代电池技术体系。

固态电池因优势成发展热门

固态电池即电解质采用固态材料的锂二次电池，它与传统锂离子电池的区别在于以固态电解质替代了传统锂离子电池的电解液、电解质盐、隔膜。

总体来说，固态电池拥有两大优势。一是安全性高。传统的锂离子电池在过充或是内短路的情况下易导致电解液发热，进而有自燃或者爆炸的危险性；固态电池由于是固态电解质，不可燃、无腐蚀、不挥发、不漏液，安全性相比传统锂离子电池要高许多。第二个优势是能量密度高。由于固态电池使用的是固态电解质，因此无需隔膜与电解液，可以节约近40%的体积和25%的质量。

根据《汽车产业中长期发展规划》和《节能与新能源汽车技术路线图》的表示，动力电池系统能量密度需要在2025-2030年达到350Wh/Kg(对应单体能量密度500Wh/Kg)以满足普通电动汽车的续航里程要求。固态电池作为最容易达到这一要求的技术路线，受到行业重视。

公开信息显示，过去十年内固态电池领域专利数量增长已经超过了10倍。许多整车企业早已开始自主研发、合作研发或是通过投资入股初创企业等方式加快对固态电池技术的研发速度。

多家企业宣布固态电池量产时间

2019年8月，美国新能源公司SF Motors旗下部门TeraWatt Technology宣布推出4.5Ah固态电池设计原型,而且该电池的能量密度达到创纪录的432Wh/kg(1122Wh/L)，突破了高镍三元的能量密度上限。

2017年现代就宣布研发固态电池技术，2018年7月，现代宣布投资位于马萨诸塞州的Ionic Materials公司，进一步进行固态电池研发工作。有消息透露，现代将于2025年实现固态电池量产。

2018年7月，大众向拥有超过200多项关于固态电池的技术专利QuantumScape投资约1亿美元，旨在2025年前建立固态电池生产线。

丰田于在固态电池领域拥有大量专利(252件,占比13%,全球第一)。目前丰田基于硫化物电解质、石墨类负极的锂离子电池路线推进固态电池产业化,实验室产品能量密度达到400Wh/Kg,预计2022年推出搭载全固态电池的电动车型,2025年实现量产。

宝马除了自建电芯研发中心,研发固态电池技术外，还于Solid Power在固态电池方面达成深度合作,有望于2026年实现固态电池量产。

2015年戴森以收购了一家专门开发全固态电池的公司Sakti3，Sakti3在氧化物固态电解质研发上处于领先地位。2018年，戴森表示正在开发一种极具创新理念的电动汽车，量产车型将于2020年上市销售，其电动力系统将采用Sakti3研发的固态电池。

固态电池未来会是主流吗？

中国在固态电池领域技术发展还处于第二梯队，日本为第一梯队,而且主要以中科院和高校等科研机构为主。

国内目前有三个团队在固态电池领域研发较为领先。中科院青岛能源所储能院崔光磊团队目前已研制出全海深高能量密度高安全固态锂电池动力系统,能量密度达300Wh/Kg,并且应用于在马里亚纳海沟完成1万米的深海高压环境。

中科院宁波材料所许晓雄团队已经开发出能量密度达到260Wh/Kg的10Ah固态单体电池,目前与赣锋锂业合作推进产业化。

中科院物理所李泓团队开发出能量密度达310-390Wh/Kg的10Ah软包电芯,目前正与卫蓝新能源合作建设中试线。

而对于固态电池技术,特斯拉CEO马斯克就曾表示，“有一定前景,但是距离技术成熟还需要时间,目前也不足以改变特斯拉的战略。”

尽管固态电池目前在国内的发展情况十分可观，但还是有很长的一段路要走。目前所进行的固态电池研究，还仅限于实验室阶段，要实现量产还需要相当长一段时间。

规模化生产需要考虑生产技术、生产设备、生产环境等多方面因素。固态电池相比传统锂电池对生产设备的精度有着更高的要求，还需要高度干燥的生产环境。此外，想要进行商用化量产，固态电池除了本身性能需要一定的验证周期外，和主机厂的车辆产品匹配也需要进行验证。

根据大部分企业的规划，固态电池技术真正成熟可能需要等到2025年前后,真正具备量产能力可能需要等到2030年前后。

固态电池短期内，还不可能成为行业主流。

电车资源小结

固态电池优势固然明显，但大家也要看它目前不足的地方，不论是什么技术路线，只要能够推动新能源汽车行业朝着健康、安全、可持续的方向发展，就值得行业为之一试。

来源 | 电车资源黄诚

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