固態電池大戰在即

近日，大眾集團公布第二季度財報時，大眾集團首席執行官赫伯特·迪斯表示，大眾計劃自主加工固態電池，可能從2024年或2025年開始批量加工。迪斯稱，長期來看大眾一定不能只依靠于幾家亞洲制造，若條件適宜固態電池廠可能會建在德國。

顧名思義，固態電池含有固態電極和固態電解質，不同于現有液態形式的電池。按照國家《節能與新能源汽車技術路線圖》，到2025年，純電動車動力鋰離子電池的能量密度目標為400Wh／kg，2030年目標為500Wh／kg。就目前廣泛采用的三元電池來說，現階段存在的技術瓶頸使其很難達到上述目標。

“想要達到2020年及以后的動力鋰離子電池能量密度發展要求，實現能量密度大于500Wh／kg的目標，現有的液體電解質電池體系恐怕無能為力。作為下一代面向500Wh／kg的電池技術路線，固態電池體系的研發已成為剛需。新能源汽車產業中長期發展要新的技術儲備，固態鋰電池則有望成為下一代車用動力鋰離子電池主導技術路線，它不只是將來二次電池的緊要發展方向，也是當前的緊要任務。”我國科學院物理研究所研究員陳立泉近日表示。

那問題來了，固態電池和三元電池相比，到底有何優點呢？首先在能量密度方面，目前三元等鋰電池所使用的有機電解質電化學窗口有限，難以兼容金屬鋰負極和新研發的高電勢正極材料，但是固態電解質比有機電解液普遍具有更寬的電化學窗口，有利于進一步提升電池的能量密度。其次是體積方面，由于電解液被固態電解質取代，因此在相同的能量密度下，固態電池的體積會更小。同樣的電量，固態電池體積將變得更小。在能量密度保持不變的情況下，帶電量相同的固態電池和液態電解質電池相比，固態電池的質量和體積將更小。不僅如此，固態電池中由于沒有電解液，封存變得更加容易，在汽車等大型設備上使用時，也不要再額外新增冷卻管、電子控件等，在節約成本的同時還減輕自身重量。在使用固態電解質后，石墨負極可用金屬鋰替代，使整個電池重量分明減輕。

從各國在固態電池方面的布局來看，豐田技術較為領先，其2010年就推出硫化物固態電池，2014年該電池試驗原型能量密度達到400Wh／kg。截止到2017年二月，豐田固態電池相關專利數量達到30件，遠遠高于其它公司。據豐田高管透露，豐田將在2020年實現硫化物固態電池的產業化。此外，三星也取得了一定成果，利用硫化物類固體電解質試制出2000mAh、175Wh／kg的壓層型全固態二次電池。

國內公司CATL在硫化物固態電池方面也比較成熟，目前正加速開發EV用硫化物全固態鋰金屬電池。另外，值得留意的贛鋒鋰業在近期完成了第一代固態電池研發中試線項目，其樣品已經通過中汽研汽車檢驗中心的測試，并且該項目在國內無成功踐行先例，屬于國際領先的技術沖破，預計在2019年實現量產。

相比于三元電池，固態電池擁有這么多的優點，為甚么遲遲無法實現量產？固態電池的關鍵是固態電解質材料，導致現階段固態電池難以發展的最緊要原由也正是電解質材料未能獲得沖破。現有的無機固體電解質和高分子聚合物電解質材料，還沒有任何一種既有高離子電導率和機械強度，又有良好的出產性能。

面對固態電池發展過程中的阻力，我國化學與物理電源行業協會秘書長劉彥龍提出了自己的看法：“目前最基礎的問題依然沒有在科研層面得到處理，即固體與固體之間的接觸界面高電阻問題。”

電池我國網看來，動力鋰離子電池的技術難題一直都是制約新能源汽車發展的瓶頸所在，固態電池難以沖破的瓶頸也是在技術。在動力鋰離子電池產業競爭如此猛烈的今天，真正能笑到最后的往往是那些掌握核心技術的公司。固態電池是將來緊要的技術發展方向，已經是業內的共識，我國公司能否在下一場“硬仗”中取得獲勝，還有待業界同仁的共同努力。

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