新材料新技術助攻固態電池產業化加速

在能量密度和安全性能提升的雙重驅動下，固態電池在2019年的產業化進程分明加速。

日前，臺灣固態電池企業輝能科技與愛馳汽車簽署了戰略合作協議。雙方會著重在輝能MAB固態電池組與模塊技術的聯合研制與優化，及針對MAB電池組開發的先進智能電池全生命周期管理系統。

中長期，雙方計劃將深化至新車型開發合作及固態電池加工技術授權、投資/入股國內落地加工項目等層面，在技術端、加工端、資本端展開合作，共同推進動力固態電池商業化落地。

在此之前，輝能科技還和蔚來汽車、天際汽車和南都電源等主機廠和電池企業簽署了，戰略合作協議，雙方在推動固態電池產業化方面達成了合作。

其中，輝能科技與上述車企的短期合作目標都是圍繞于輝能科技的MAB固態電池組與模塊技術，有助于推動固態電池在電動車上的使用，為新能源汽車市場的發展提供新的技術路線。

據知道，輝能科技通過內部串并聯，電芯可以組成一個大的復合式電池芯。它節省掉外部串聯所需的打線、金屬柄或金屬棒等，既降低阻值，減少發熱問題的萌生。此時，保護系統、冷卻系統、BMS系統就可得到簡化，同時重量/體積成組效率得以增加。這是輝能固態電池PACK能量密度能夠超過液態電池的主要因素。

當前，包括主機廠、電池廠和科研機構都在積極研發固態電池。其中電池企業以中國為主，而主機廠和科研機構則是以歐美日為代表。

目前全球布局固態電池的公司和機構超過46家，國內外企業和資金主要圍繞三個路徑進行布局，分別是：聚合物電解質和無機電解質的氧化物、硫化物。鋰二次電池依據電解質不同可分為液態鋰離子電池、混合固液態電解質鋰離子電池和全固態里電池三大類別。

國內方面，包括清陶能源、輝能科技、贛鋒鋰業、萬向一二三、衛藍新能源、珈偉股份、巨電新能源等中國鋰離子電池企業，都在建設固態電池產線甚至已經投產，向固態電池產業化邁出了關鍵的步伐。

國際方面，豐田、日產雷諾、通用都加緊固態電池的研發與產業化布局，包括福特、寶馬、奔馳、現代等多家車企也在關注固態電池技術。

不過，從目前整體情況來看，盡管2019年固態電池產業化取得了較大進展，但仍舊無法實現大規模量產和成熟使用。成本、安全性以及原材料等問題仍舊是妨礙固態電池商業化的緊要因素。

不過，需要留意的是，當前有越來越多企業在通過研發新的制造工藝和材料逐步完善和提升固態電池的性能，從而處理固態電池產業化面臨的困難。

下面就來看看國內外固態電池范疇都是什么新技術、新材料和新進展吧。

新技術

1、Prieto3D固態鋰電池技術

創業公司PrietoBattery宣布其開發的3D固態鋰離子電池通過了一系列的UL和IEC（國際電工委員會）鋰離子化學標準探測，有助于加速推進其3D固態鋰離子電池的商業化進程。

Prieto電池的技術是基于一種新型的三維結構，其中高表面負極和共形涂層聚合物電解質以高通量的方式通過電化學辦法制成。這項技術的關鍵在于Prieto的3D電極與鋰離子導電聚合物電解質共形涂層的能力。

2、3D打印固態電池

總部位于硅谷的創業公司KeraCel與日本汽車零部件制造商MusashiSeimitsuIndustry（武藏集團）建立了戰略合作伙伴關系的投資，以推動其3D打印電池技術的開發和商業化。

KeraCel正在開發并推出使用專有3D打印辦法制造的固態電池。KeraCel電池中使用的固體材料是陶瓷。在KeraCel的辦法中，陶瓷材料層非常薄，減少了非活性材料的開銷量，并增加了潛在的能量密度。

KeraCel承諾推出沖破性的固態電池設計和制造辦法，其使用陶瓷電解質，鋰金屬負極和3D打印技術加工的固態電池比現有的鋰離子電池能量密度增加2-3倍，或者相同的能量水平下成本降低一半。

3、澳大利亞聯手日本研發新型固態鋰離子電池

澳大利亞聯邦科學與工業研究組織（CSIRO）宣布和日本化學品制造商Piotrek達成協議，雙方將合作研發固態鋰離子電池。

CSIRO將與Piotrek合作開發下一代鋰離子電池用固體聚合物電解質（SPE），采用CSIRO專有的RAFT（可逆加成-斷裂鏈轉移）聚合物技術和Piotrek的離子導電聚合物（ICP）技術。

RAFT技術能夠擴展不同類型的電池通用性，并降低設備的組裝和制造成本。而ICP技術則使整個固態鋰離子電池性能更加穩定。

4、比利時新型工藝研發400Wh/L固態電池

比利時微電子研究中心Imec和EnergyVille開發出一種能量密度為400Wh/L的固態電池，可在兩小時內洋溢電。該加工過程也具有液體電解質的電池非常相近。

Imec的研究人員開發了依靠于固體納米復合電解質和由磷酸鐵鋰及鋰金屬陽極制成的標準正極組合的工藝。固體電解質具有高達10ms/cm的極高導電率，并且依據Imec壓力釋放，具有甚至更高導電率的潛力。

新材料

1、賓夕法尼亞州立大學開發新型固體電解質

賓夕法尼亞州立大學開發出一種新的固體聚合物電解質，該電解質將準許鋰離子容易地通過它，同時還限制或戒備在充電階段鋰枝晶生長。

加強的SEI加工電解質是由聚合鋰鹽，氟化鋰納米粒子和氧化石墨烯片組成的反應性聚合物復合物，有助于進行固態電池的進一步發展。

2、萬向一二三采用新型材料研發固態電池

萬向一二三和IonicMaterials聯合對外宣布，全固態電池研發取得里程碑式進展。

通過將IonicMaterials公司先進的導電離子聚合物與A123的新一代三元/石墨鋰離子化學相結合，萬向一二三和IonicMaterials公司共同開發出一款具有高能量密度，高安全且不使用易燃液體電解質的電池。通過不使用諸如金屬鋰等特殊電極，具有固體聚合物電解質的全固態電池將更快推出市場。

新進展

1、美企研發432Wh/kg固態電池

美國新能源公司SFMotors旗下部門TeraWattTechnology宣布推出4.5Ah固態電池設計原型，而且該電池的能量密度達到創紀錄的432Wh/kg（1122Wh/L）。

這款4.5Ah下一代固態電池品牌名為TERA3.0，將于2021年面向部分早期用戶推出，在2022年全面上市。同時，TeraWattTechnology將持續迭代TERA3.0設計線，并進一步研發其他電池設計，包括不同的電池模式、尺寸和能量容量。

2、SolidPower新建固態電池產線

美國固態電池公司SolidPower宣布將建立一條固態電池試產線，與寶馬、福特等合作伙伴進行的研究實驗開發加工級ASSB（全固態電池）。

3、固態電池技術開發商Ilika擴充產線

英國固態電池技術開發商Ilika宣布已在漢普郡開設了一家新工廠，建設一條預試加工線以開發和加工固態電池。Ilika的新設施的部分資金獲得了法拉第電池挑戰項目提供的500萬英鎊。

聲明： 本站所發布文章部分圖片和內容自于互聯網，如有侵權請聯系刪除