因為在能量密度、安全性、成本等方面均優(yōu)于鋰離子電池，固態(tài)電池被認為是液態(tài)電池的下一代技術(shù)，吸引著各方爭相投資。不過，當(dāng)前液態(tài)鋰離子電池是全球車用動力鋰離子電池首選，固態(tài)電池要想做到完全量產(chǎn)，還要克服很多難題。

固態(tài)電池成為車企追捧對象

近日，據(jù)海外媒體報道，現(xiàn)代汽車正在加速推進固態(tài)電池的研發(fā)工作，并計劃在2025年試生產(chǎn)配備固態(tài)電池的電動汽車，2027年部分批量生產(chǎn)，在2030年左右實現(xiàn)全面批量生產(chǎn)。目前正在與三星SDI、SKI和LG新能源在內(nèi)的電池公司進行合作，以推進固態(tài)電池的開發(fā)和量產(chǎn)工作。

據(jù)悉，現(xiàn)代汽車將在2023年用能量密度接近700Wh/L的第四代電池代替目前600Wh/L的第三代電池，并推出第五代鋰離子電池。

寶馬也將在2030年之前推出全新的固態(tài)電池技術(shù)，并在2025年之前亮相相關(guān)車型。寶馬方面表示，其開發(fā)的固態(tài)電池技術(shù)可將電池能量密度提高約50％。

此外，本田本年度將開始全固態(tài)電池生產(chǎn)技術(shù)驗證，并力爭應(yīng)用到2020年代后期的車型上；大眾汽車投資的QuantumScape預(yù)計最早將在2024年為大眾電動汽車生產(chǎn)固態(tài)電池；豐田汽車計劃在2025年與松下合作推出一款使用固態(tài)電池的限量發(fā)售的電動汽車；法國Bollore公司目前針對商用車研發(fā)了固態(tài)電池，其也有計劃在2026年推出乘用車版本；美國固態(tài)電池公司SolidPower的目標是設(shè)計一種可以在目前鋰離子電池相同的生產(chǎn)線上生產(chǎn)的固態(tài)電池。

國內(nèi)方面，今年一月，蔚來公布了150kWh電池包，可實現(xiàn)360Wh/kg的能量密度，并定于2022年第四季度對外交付；長城汽車旗下的蜂巢能源聯(lián)手中科院建設(shè)固態(tài)電池技術(shù)研究中心，計劃2025年在量產(chǎn)車上應(yīng)用能量密度達350-500Wh/kg的固態(tài)電池；輝能科技鋰金屬固態(tài)電池的原型電池質(zhì)量能量密度達到383Wh/kg，預(yù)計在2023年進行試產(chǎn)，2024年量產(chǎn)；贛鋒鋰業(yè)近日宣布擬投資22億元建設(shè)高比能固態(tài)電池超薄鋰負極材料項目；國軒高科將在2022年開始進行固態(tài)電池技術(shù)的迭代升級，生產(chǎn)高安全固態(tài)電池，2025年后生產(chǎn)出能量密度超過800Wh/L、超過400Wh/kg、循環(huán)800次的全固態(tài)電池；寧德時代的全固態(tài)電池還在開發(fā)中，預(yù)計2030年后實現(xiàn)商品化。

統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，全球已有40多家固態(tài)電池生產(chǎn)商，其中，布局較早的輝能、江蘇清陶、北京衛(wèi)藍、無錫海特等公司已接近產(chǎn)業(yè)化，已建成至少中試規(guī)模實驗線，并有產(chǎn)品應(yīng)用于無人機，開始商用。

半固態(tài)電池或?qū)⒏炻涞?/p>

固態(tài)電池用固態(tài)電解質(zhì)代替隔膜和電解液，所以其最大的優(yōu)點是能量密度高，全固態(tài)鋰離子電池的能量密度最高潛力達900Wh/kg。同時，因為沒有電解液，固態(tài)電池被穿刺后，不易起火和爆炸，因此更加安全。不過受當(dāng)前技術(shù)水平的限制，距離固態(tài)電池規(guī)模化量產(chǎn)預(yù)計還要5-10年時間。

從技術(shù)上看，固態(tài)電池的技術(shù)路徑是“液態(tài)-半固態(tài)-準固態(tài)-全固態(tài)”，目前，業(yè)內(nèi)將半固態(tài)和全固態(tài)電池一并統(tǒng)稱為固態(tài)電池，而半固態(tài)電池電芯內(nèi)仍存在5-15%的電解液。

在近日召開的第二屆下一代電池技術(shù)與市場應(yīng)用研討會上，衛(wèi)藍新能源副總經(jīng)理向晉指出，固液混合的半固態(tài)電池是當(dāng)前市場的理想選擇。向晉認為，半固態(tài)電池有望在5年內(nèi)實現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)。

半固態(tài)電池之所以能夠更容易落地，除了同時具備液態(tài)電池和全固態(tài)電池的性能優(yōu)勢外，還可以兼容當(dāng)前工藝、材料、設(shè)備等。衛(wèi)藍新能源去年就已實現(xiàn)半固態(tài)電池量產(chǎn)和批量銷售。

在浙江鋒鋰新能源總經(jīng)理許曉雄看來，固液混合的半固態(tài)電池可能是動力鋰離子電池領(lǐng)域的終級路線。半固態(tài)電池每一項指標不能達到完美，但有均衡綜合優(yōu)勢。

我國電池產(chǎn)業(yè)研究院院長吳輝也表示，液態(tài)鋰離子電池能效和經(jīng)濟性已達到最佳狀態(tài)，盡管仍存在能量密度與安全性等方面的問題，但在市場應(yīng)用方面，液態(tài)電池?zé)o疑是最具經(jīng)濟性的選擇。

固態(tài)電池遭遇成長的煩惱

在固態(tài)電池的發(fā)展過程中，還存在許多成長過程中要面對的問題，一些瓶頸還有待解決。這些難題包括固態(tài)電解質(zhì)材料的鋰離子電導(dǎo)率偏低、金屬鋰反復(fù)充放電的循環(huán)性問題、電解質(zhì)可塑性差等。

“固態(tài)電池量產(chǎn)受制于諸多因素，包括材料能否批量供應(yīng)、成本控制能否達到客戶接受水平等。”向晉說到。

深圳新宙邦科技董事長覃九三坦言：“對電池能量密度要求特別高的部分領(lǐng)域會有固態(tài)電池的發(fā)展空間，但即便固態(tài)電池推出來，早期也不會在某些方面形成優(yōu)勢，不同方法有不同特長。現(xiàn)在是動力鋰離子電池技術(shù)百花齊放的時代，哪個技術(shù)率先突破都可能。”

總之，固態(tài)電池雖然安全，但其在成本、規(guī)模量產(chǎn)、產(chǎn)品性能等方面還沒能突破，甚至車載全固態(tài)電池不一定用得上，宣傳不要過度夸張。如何提高固態(tài)電池的能量密度、降低成本、更好地適應(yīng)市場需求才是業(yè)界最應(yīng)該考慮的問題。

據(jù)荷蘭市場分析公司FutureBridg預(yù)測，到2025年，固態(tài)電池的成本將與鋰離子電池相當(dāng)。可以預(yù)見，在未來一段時間內(nèi)，各方有關(guān)固態(tài)電池的布局仍將繼續(xù)，行業(yè)競爭將更加激烈。