10月9日，諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予鋰電池的三位發(fā)明者，美國(guó)科學(xué)家約翰·古迪納夫（John Goodenough），美國(guó)科學(xué)家斯坦利·威廷漢（Stanley Whittingham）以及日本科學(xué)家吉野彰（Akira Yoshino）三人分享該獎(jiǎng)項(xiàng)。

現(xiàn)年97歲的古迪納夫是公認(rèn)的“鋰電池之父”，他的發(fā)明使得鋰電池體積更小、容積更大、使用方式更穩(wěn)定，從而實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，同時(shí)開啟了電子設(shè)備便攜化進(jìn)程。

古迪納夫是著名固體物理學(xué)家。97歲高齡的古迪納夫獲獎(jiǎng)也刷新了諾貝爾獎(jiǎng)的獲獎(jiǎng)年齡紀(jì)錄。目前古迪納夫仍在美國(guó)德州大學(xué)奧斯汀分校，機(jī)械工程系教授，他還是鈷酸鋰、錳酸鋰和磷酸鐵鋰正極材料的發(fā)明人，通過研究化學(xué)、結(jié)構(gòu)以及固體電子和離子性質(zhì)之間的關(guān)系來設(shè)計(jì)新材料解決材料科學(xué)問題。

英國(guó)-美國(guó)化學(xué)家威廷漢目前是紐約州立大學(xué)賓漢姆頓大學(xué)的化學(xué)教授和材料研究所以及材料科學(xué)與工程專業(yè)的主任。

日本化學(xué)家吉野彰教授是現(xiàn)代鋰離子電池（LIB）的發(fā)明者，他現(xiàn)在還擔(dān)任旭化成研究員。

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，液態(tài)鋰電池的安全性已經(jīng)不能很好的滿足人們安全使用鋰電池的基本要求，而偉大的科學(xué)家們?cè)诓粩嗟呐屯黄浦邪l(fā)明了安全性和更高效的固態(tài)鋰電池，雖然鋰電池技術(shù)已經(jīng)很成熟了，但是在固態(tài)鋰電池技術(shù)對(duì)于人們來說還是比較新的領(lǐng)域，所以在固態(tài)鋰電池的研究和未來的應(yīng)用方面存在著很多問題，雖然存在著不少問題，但是固態(tài)鋰電池仍將是科學(xué)家在鋰電池探索上的主要方向。

選擇固態(tài)鋰電池的原因與技術(shù)發(fā)展瓶頸

固態(tài)鋰電池的特性決定了其使用上優(yōu)于當(dāng)前廣泛使用的液態(tài)鋰電池。

首先，固態(tài)鋰電池不燃燒，可以根除安全隱患，固態(tài)鋰電池是采用固態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池，固態(tài)電解質(zhì)不可燃燒，極大提高電池安全性。固態(tài)鋰電池具有不可燃、耐高溫、無(wú)腐蝕、不揮發(fā)的特性，避免了傳統(tǒng)鋰離子電池中的電解液泄露、電極短路等現(xiàn)象，降低了電池組對(duì)于溫度的敏感性，根除安全隱患。

其次，固態(tài)鋰電池兼容高容量正負(fù)極與，推動(dòng)能量密度大飛躍。固態(tài)鋰電池?fù)碛懈鼘挼碾娀瘜W(xué)窗口，更易搭載高電壓正極材料。固態(tài)電解質(zhì)的電化學(xué)窗口更寬，可達(dá)到 5 V，更加適應(yīng)于高電壓型電極材料。同時(shí)，其兼容金屬鋰負(fù)極，提升能量密度上限，鋰金屬的克容量為 3860mAh/g，約為石墨（372mAh/g）的 10 倍。金屬鋰是自然界電化學(xué)勢(shì)最低的材料，為-3.04V。讓金屬鋰成為繼石墨與硅負(fù)極之后的“最終負(fù)極”。

最后，固態(tài)鋰電池?fù)碛休p量化電池系統(tǒng)，固態(tài)鋰電池電芯內(nèi)部不含液體，可實(shí)現(xiàn)先串并聯(lián)后 組裝，減少了組裝殼體用料，PACK 設(shè)計(jì)大幅簡(jiǎn)化。在固態(tài)鋰電池減輕系統(tǒng)重量之后，能量密度也會(huì)進(jìn)一步提升。

同時(shí)，固態(tài)鋰電池也存在不少技術(shù)瓶頸，也是其遲遲不能大范圍應(yīng)用的關(guān)鍵。主要是多個(gè)電解質(zhì)性能指標(biāo)達(dá)不到商業(yè)化應(yīng)用的要求。

固體電解質(zhì)離子電導(dǎo)率低，是阻礙其商業(yè)化應(yīng)用的主要瓶頸之一。離子電導(dǎo)率的高低直接影響了電池的整體阻抗和 倍率性能，聚合物固體電解質(zhì)的電導(dǎo)率普遍較低。

其次，與有機(jī)電解液類似，聚合物電解質(zhì)也存在雙離子（鋰鹽中的陰離子和陽(yáng)離子）同時(shí)傳 導(dǎo)的問題，離子電導(dǎo)率并不全部由鋰離子的遷移來貢獻(xiàn)。對(duì)電池循環(huán)和倍率性能起到關(guān)鍵作用的是 鋰離子遷移數(shù)量的大小。

再次，固體電極與固體電解質(zhì)界面接觸性差，界面阻抗大是制約固態(tài)鋰電池循環(huán)性能的主要瓶頸之一。目前固體電解質(zhì)與固體電極之間的固/固界面接觸阻抗值是電 解質(zhì)本體阻抗的 10 倍以上，嚴(yán)重影響離子的傳輸，導(dǎo)致電池的循環(huán)壽命、倍率性能差。

最后，機(jī)械性能的測(cè)試主要針對(duì)無(wú)機(jī)固體電解質(zhì)，大部分無(wú)機(jī)固體電解質(zhì)屬于陶瓷電解 質(zhì)，機(jī)械性能相對(duì)較差，較脆易碎。

固態(tài)鋰電池現(xiàn)狀及發(fā)展

現(xiàn)階段固態(tài)鋰電池量產(chǎn)產(chǎn)品很少，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程仍處于早期。唯一實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池領(lǐng)域量產(chǎn)的 博洛雷公司產(chǎn)品能量密度僅為 100Wh/kg，對(duì)比傳統(tǒng)鋰電尚未具備競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

從海外各家企業(yè)實(shí)驗(yàn)與中試產(chǎn)品來看，固態(tài)鋰電池能量密度優(yōu)勢(shì)已開始凸顯， 明顯超過現(xiàn)有鋰電水平。在我國(guó)，固態(tài)鋰電的基礎(chǔ)研究起步較早，在“六五”和“七五”期間，中科院就將固態(tài)鋰 電和快離子導(dǎo)體列為重點(diǎn)課題，此外，北京大學(xué)、中國(guó)電子科技集團(tuán)天津 18 所等院所也立項(xiàng)進(jìn)行了固態(tài)鋰電電解質(zhì) 的研究，并在此領(lǐng)域取得了不錯(cuò)的進(jìn)展。未來，隨著產(chǎn)業(yè)投入逐漸加大，產(chǎn)品性能提升的步伐也望加速。

搶占固態(tài)電池風(fēng)口的大型企業(yè)

贛鋒鋰業(yè)：2017 年，贛鋒鋰業(yè)通過引進(jìn)中科院寧波材料所的許曉雄團(tuán)隊(duì)，正式切入到固態(tài)鋰電池板塊。2017 年 12 月，贛鋒鋰業(yè)公告稱，擬以不超過 2.5 億元投資建設(shè)第一代固態(tài)鋰電池研發(fā)中試生產(chǎn)線，規(guī)模在億瓦時(shí)級(jí)以上，6 億 瓦時(shí)的動(dòng)力電池生產(chǎn)線未來著重跟固態(tài)鋰電池做匹配。2018 年 7 月 30 日，公司全資子公司浙江鋒鋰完成了第一代固 態(tài)鋰電池研發(fā)中試線項(xiàng)目的第一期業(yè)績(jī)考核指標(biāo)。

寧德時(shí)代：寧德時(shí)代主要在聚合物和硫化物基固態(tài)鋰電池方向分別開展了相關(guān)的研發(fā)工作，并取得了初步進(jìn)展，聚合物固態(tài)鋰金 屬電池方面，寧德時(shí)代基于對(duì)電池的導(dǎo)電、加工性能的改進(jìn)，設(shè)計(jì)制作了容量為 325 毫安時(shí)的聚合物電芯，循環(huán) 300 圈以上，容量保持率達(dá)到 82％。硫化物固態(tài)鋰電池方面，寧德時(shí)代通過對(duì)鈷酸鋰正極材料進(jìn)行表面修飾，包覆改性后， 改善了正極和固態(tài)電解質(zhì)的界面相容性，并開發(fā)出混合工藝，提高了硫化物在空氣中的穩(wěn)定性，為電池制造成本降 低提供可能。

珈偉股份：公司加快生產(chǎn)類固態(tài)快充電池產(chǎn)品。2016 年 11 月，珈偉股份在滬舉辦全球首例固態(tài)鋰電池與快充鋰電 池產(chǎn)品發(fā)布會(huì)，演示了新產(chǎn)品性能。2018 年 4 月，珈偉股份控股子公司珈偉龍能的固態(tài)儲(chǔ)能科技公司正式投產(chǎn)試運(yùn) 行。公司產(chǎn)品具備高安全性能，在展示會(huì)上被三枚鐵釘深深擊穿后，仍可正常工作。

天齊鋰業(yè)：公司香港全資子公司使用自有資金 1250 萬(wàn)美元參與了對(duì)固態(tài)鋰電池企業(yè) SolidEnergy System 的“C 輪優(yōu)先 股”融資，投資后持股比例為 11．72％。

原標(biāo)題:諾獎(jiǎng)化學(xué)獎(jiǎng)讓鋰電池走上神壇 大企業(yè)已搶占固態(tài)鋰電池風(fēng)口！