固態電池產業化漸近 鋰電池勁敵出現？

據海外媒體報道，寶馬正在研發一款更為先進的鋰電池，這款電池將用固態電解質代替現有的電解液，更輕、更安全、密度更高，計劃于2026年實現量產。

看到這則新聞，不禁聯想到2016年八月的一則消息，英國戴森公司豪擲14億美元新建電池廠，用以研發新型固態鋰電池。此前一年，該公司以9000萬美金收購了美國固態電池公司Sakti3，該公司創辦人詹姆斯·戴森當時就曾提出將會投資近10億美元去大批量加工固態電池。

消息一經公布，外界普遍認為這一舉動對戴森和以他名字命名的公司來說是一場豪賭，引起了不小的爭議。分解師們一致認為將來十年內看不到固態電池廣泛使用的希望，當時特斯拉CEO埃隆·馬斯克也公開表示不看好固態電池的前景，他認為，固態電池加工成本難以下降至當前的鋰電池加工成本的水平，因而特斯拉把精力專注于降低現有鋰電池成本的加工研發上，目前他們已投入50億美金建造超大鋰電池廠，據稱可讓鋰電池的加工成本下降30%。

如今，寶馬也開始從戰略層面布局固態電池的研發與加工了，作為一家馳名世界的汽車加工商，寶馬歷來被視為是高檔汽車制造業的先導，以重視車輛技術的研發與革新聞名。在動力鋰離子電池范疇，寶馬一直是積極的倡導和參與者，早在2012年，寶馬就開始涉足氫燃料動力電池，與豐田合作共同研發燃料動力電池系統。2015年，寶馬又與道達爾公司聯手推出可供應兩種加注科技的加氫站。該加氫站除了符合工業標準以外，還增設了高壓低溫復合氫燃料存儲科技，可將氫燃料存儲能力提高50%，支持車輛實現超過500公里的續航里程。今朝寶馬又瞄準了固態電池范疇，通過自身涉足固態電池的研發，不斷積累完善技術儲備，實現對將來市場的占領，再次向世人展示了其先人一步的發展眼光和策略。

我們知道，目前新能源范疇以使用液態鋰電池為主，液態鋰電池里面含有液態的電解液，鋰離子通過電解液在正負極間來回遷移實現電力供應。而全固態鋰電池里面沒有液態的電解液，取而代之的是聚合物類固態電解質(亦或者涂敷在隔膜表面)，鋰離子的遷移方式緊要靠固態擴散。

固態電池與液態電池的差別緊要體今朝電解液的形態上面，當前液態鋰電池電解液緊要存在著以下幾方面問題：

1、重量：一個電芯的重量，電解液可能就要占20-30%左右。(倘若不使用液態電解液，電池的重量會降低很多，相應的電芯的能量密度就會新增)。

2、安全性：電解液極度易燃，傳統鋰電池的安全性較差跟電解液是有很大關系的。

3、穩定性：電解液在高電壓下不穩定，易氧化分析成氣體，導致電芯劣化甚至發生危險。

4、環保：電解液成分是六氟磷酸鋰和一些酯類有機化合物、少量其他添加劑，具有一定的腐蝕性和環境毒害。

相比較而言，全固態鋰電池的能量密度會更高，安全性也會大幅提高，可以承受更高的電壓，耐過充性能也會提升，而且基本無環境毒害,代表了將來鋰電池的發展方向。

但是也應該留意，全固態鋰電池并非完美無缺，其最大的一個缺點就是高倍率放電性能極差，原由就是鋰離子的固態擴散速度比在溶液里擴散慢得多，因此目前還只能使用在小電流的設備中，而在快充功能方面實現起來就比較困難了。另外一個缺點就是制造技術復雜，成本較高。

作為一種優缺點明顯的新型鋰電池，全固態鋰電池的高安全性和高能量密度正是當前鋰電池業界追求的目標，雖然存在著分明的缺點，但并不阻礙其將來的產業前景。

關于快充缺陷的問題，我們也不必過于耿耿于懷，因為科技的發展和進步總是在不經意間給我們帶來振奮和欣喜。據發表在《EnergyandEnvironmentalScience》期刊上的一份研究報告顯示，已94歲高齡的美國德州大學奧斯汀分校機械工程和材料科學教授JohnGoodenough領導的一個團隊發明了一種快速充電的低成本全固態電池，該教授稱，他們使用固體玻璃電解質代替液體電解質，發現能處理許多今天電池固有的問題。這種電池能在零下20攝氏度的極端低溫下工作，能量密度是今朝鋰電池的至少三倍，充放電超過1200次。

技術和材料的進步，讓國內外越來越多的機構和公司看到了固態電池的光明前景，紛紛投入到固態電池的研發和加工中來，國外在這一范疇起步較早并取得了一定的成果，大致情況如下：

世界緊要機構廠商的研究進展

1.法國博洛雷公司的EVBluecar配備了其子公司Batscap加工的30kwh金屬鋰聚合物電池(LMp)采用Li-pEO-LFp材料體系。巴黎的汽車共享服務Autolib使用了約2900輛Bluecar。這是世界上首次用于EV的商業化全固態電池。

2.SEEO公司正在供貨樣品級38Wh、220Wh/kg的電池單元和130~150Wh/kg的電池包。2015年被BOSCH汽車集團收購。

3.德國KOLIBRI電池使用于AudiA2轎車，電池未真正商業化。

4.豐田使用在電動車電池體系Toyotaprototype:LiCoO2/Li10Gep2S12/In

目前國內從事固態電池研究的機構公司緊要有中科院化學所、中科院青島能源所、中科院寧波材料所、寧德時代、中航鋰電、珈偉股份、橫店東磁、臺灣輝能等，也已經取得了一定的沖破，詳盡情況如下：

珈偉股份：2016年十一月十五日珈偉股份公司在上海公布了全球首例固態鋰電池與快充鋰電池，同時表示，將全力加速固態鋰電池與快充鋰電池的合體，將更深一層的安全保障與超強性能合二為一。

寧德時代：公司研發經理郭永勝表示，寧德時代正在積極布局動力鋰離子電池下一代技術，在固態鋰電池方面的投入研發比較多，同時也在開發固態電池的制造工藝。

此外，橫店東磁在接受調研時也表示，將組織研發固態電池。

在材料方面，我國科學院寧波材料技術與工程研究所、我國科學院上海硅酸鹽研究所合作已經開發了一系列的氧化物和硫化物的粉體、陶瓷片等，已經開始對社會供應樣品和供貨。

中科院化學研究所在雙功能聚合物電解質相關研究中，成功開發出新型雙功能聚合物電解質，可用于室溫固態金屬鋰電池。

中科院青島生物能源與過程研究所在高能量密度固態電池研究中取得進展，針對固態電池發展中固固界面阻抗過大的瓶頸問題提出原位自形成固態電解質的處理辦法，有效降低界面阻抗和提升電池綜合性能。

全固態鋰電池作為替代傳統鋰電的將來電池技術方向之一，已經吸引了眾多國內外研究機構和公司進行研發，盡管在固體電解質材料以及成本、工藝上還有相當長的路要走，但面對其巨大的商業價值空間，一定還會有更多類似寶馬相同的優秀汽車制造商以及電池公司投入其中，相信隨著研發技術的推動和深入，固態電池產業化的步伐離我們越來越近了。

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