固態(tài)電池之所以能被業(yè)界廣泛看好，是因?yàn)槠鋬?yōu)異的性能優(yōu)勢(shì)。作為在動(dòng)力電池領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，日本和中國(guó)都計(jì)劃到2030年將動(dòng)力電池電芯能量密度提升到500Wh/kg。

“固態(tài)電池將成為三元電池的顛覆者。”國(guó)家工信部培訓(xùn)中心汽車專家張翔曾如此論斷，他認(rèn)為固態(tài)電池將成為電動(dòng)汽車取代傳統(tǒng)燃油汽車的利器。而如今，固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程正在加快，企業(yè)的投資熱情也在不斷升溫。

固態(tài)電池將迎投產(chǎn)小高潮

近日，輝能科技與南都電源就固態(tài)電池生產(chǎn)技術(shù)授權(quán)合作案達(dá)成初步共識(shí)，輝能科技授權(quán)能量密度約240Wh/kg的固態(tài)電池電芯生產(chǎn)技術(shù)給南都電源，并提供生產(chǎn)所需之核心設(shè)備與材料，而南都電源將建國(guó)內(nèi)首條1GWh規(guī)模的固態(tài)電池生產(chǎn)線。

此前輝能科技CEO楊思枏曾表示將采取“類高通商業(yè)模式”，授權(quán)固態(tài)電池專利技術(shù)及量產(chǎn)用之生產(chǎn)設(shè)備給電池廠和車企。楊思枏不無得意地指出：“通過IP授權(quán)模式，可以縮短產(chǎn)業(yè)研發(fā)固態(tài)電池的時(shí)間，我們有信心在兩三年內(nèi)讓輝能固態(tài)電池技術(shù)逐步在全球開枝散葉。”

編者了解到，輝能科技其實(shí)早在2013年就實(shí)現(xiàn)了固態(tài)電池的量產(chǎn)，不過主要應(yīng)用在消費(fèi)電子領(lǐng)域，近兩年來則加速了在新能源汽車領(lǐng)域的布局。輝能科技于2013年在臺(tái)灣建成的G1工廠，是全球首家可以實(shí)現(xiàn)固態(tài)鋰電池卷片生產(chǎn)的產(chǎn)線，并計(jì)劃于2019年年底完成1GWh的擴(kuò)建，屆時(shí)固態(tài)電池總產(chǎn)能將達(dá)1.5~2GWh。

而前不久，國(guó)內(nèi)另一家電池企業(yè)江蘇衛(wèi)藍(lán)新能源電池有限公司（簡(jiǎn)稱“江蘇衛(wèi)藍(lán)”）舉行了固態(tài)電池項(xiàng)目奠基儀式。該項(xiàng)目總投資5億元，一期投資1.8億元，計(jì)劃于2020年投產(chǎn)，建成后將形成年產(chǎn)0.1GWh固態(tài)電池生產(chǎn)線。如果按照這種節(jié)奏，近一兩年內(nèi)固態(tài)電池產(chǎn)線或許將迎來一輪不小的投產(chǎn)潮。

實(shí)際上，除了輝能科技和江蘇衛(wèi)藍(lán)，國(guó)內(nèi)鋰電池企業(yè)及材料企業(yè)，如寧德時(shí)代、比亞迪、國(guó)軒高科、中航鋰電、江蘇清陶、力神電池、億緯鋰能、橫店東磁、珈偉股份、當(dāng)升科技、贛鋒鋰業(yè)、貝特瑞等，也都布局了固態(tài)鋰電池技術(shù)開發(fā)。

特別值得一提的是，2018年11月蘇州清陶固態(tài)鋰電池生產(chǎn)線在江蘇昆山建成投產(chǎn)，可日產(chǎn)1萬只固態(tài)電池，能量密度可達(dá)400Wh/kg以上，預(yù)計(jì)在2020年進(jìn)入動(dòng)力電池應(yīng)用領(lǐng)域，中國(guó)固態(tài)鋰電池產(chǎn)業(yè)化邁出了標(biāo)志性的一步。

而在整車應(yīng)用方面，2019年年初，天際汽車展出了國(guó)內(nèi)首輛固態(tài)電池電動(dòng)汽車ME7。天際汽車董事長(zhǎng)兼CEO張海亮表示，天際固態(tài)電池將于2021年批量生產(chǎn)并裝車上市，電芯能量密度可以超過300Wh/kg。屆時(shí)，天際汽車將成為國(guó)內(nèi)首家采用固態(tài)電池的主機(jī)廠，天際ME7也將成為國(guó)內(nèi)首款以固態(tài)電池作為動(dòng)力來源的新能源汽車。

在國(guó)際上，全球眾多知名企業(yè)包括豐田、松下、三星、三菱、寶馬、大眾、現(xiàn)代等也都已經(jīng)大量投資固態(tài)電池，并且有不少企業(yè)采取了聯(lián)盟開發(fā)的模式。其中，日本的豐田、本田、日產(chǎn)、松下等23家汽車、電池和材料企業(yè)，計(jì)劃到2022年全面掌握全固態(tài)電池相關(guān)技術(shù)，到2030年前后將每千瓦時(shí)電池組的成本降至鋰電池的約30％。韓國(guó)三大電池廠商LG化學(xué)、三星SDI和SKI也組成聯(lián)盟，共同開發(fā)包括固態(tài)電池在內(nèi)的下一代核心電池技術(shù)。

固態(tài)電池向三元發(fā)起攻擊

固態(tài)電池之所以能被業(yè)界廣泛看好，是因?yàn)槠鋬?yōu)異的性能優(yōu)勢(shì)。作為在動(dòng)力電池領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，日本和中國(guó)都計(jì)劃到2030年將動(dòng)力電池電芯能量密度提升到500Wh/kg。而從理論上講，傳統(tǒng)的液態(tài)電解質(zhì)鋰電池極限能量密度不可能高于500Wh/kg，而全固態(tài)電池目前的能量密度已經(jīng)能夠達(dá)到400Wh/kg，預(yù)估最大潛力值可高達(dá)900Wh/Kg。

另外，除了能量密度的局限，當(dāng)前主流的三元鋰電池安全問題也比較突出。“無論從化學(xué)結(jié)構(gòu)，還是從電池結(jié)構(gòu)來講，三元材料都非常容易發(fā)熱，有爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。然而現(xiàn)階段，還沒有完善的解決辦法。”北京大學(xué)新能源材料與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室主任其魯表示。而固態(tài)電池在安全方面的優(yōu)勢(shì)非常明顯，固態(tài)電解質(zhì)不可燃、無腐蝕、不揮發(fā)、不漏液，搭載固態(tài)電池汽車的自燃概率會(huì)大大降低。

不過固態(tài)電池要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化推廣，也存在不少障礙。據(jù)了解，固體電解質(zhì)存在與電極間界面阻抗大，界面相容性較差，同時(shí)充放電過程中各材料的體積膨脹和收縮，導(dǎo)致界面容易分離等問題。正如江蘇衛(wèi)藍(lán)執(zhí)行總監(jiān)向晉所說，目前固態(tài)電池的主要問題還是界面問題。

L.E.K.(艾意凱)咨詢中國(guó)區(qū)合伙人，工業(yè)與高科技領(lǐng)域負(fù)責(zé)人滕勇也認(rèn)為，目前固態(tài)電池的發(fā)展仍面臨著低離子電導(dǎo)率和高界面阻抗的技術(shù)瓶頸，在突破之前尚無法替代三元鋰電池體系。

不過，滕勇的看法還是比較樂觀，認(rèn)為在兼顧能量密度和安全性能方面，固態(tài)電池技術(shù)優(yōu)勢(shì)非常顯著。他預(yù)計(jì)，固態(tài)電池將在2023-2025年之間開始實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，并于2025-2030年實(shí)現(xiàn)規(guī)模化量產(chǎn)。

而中金公司研究部副總經(jīng)理李璇認(rèn)為，固態(tài)電池等新型電池未來發(fā)展之路將經(jīng)以下階段：2020年前采用高鎳正極+準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)+硅碳負(fù)極實(shí)現(xiàn)300Wh/Kg，2025年前采用富鋰正極+全固態(tài)電解質(zhì)+硅碳/鋰金屬負(fù)極電池實(shí)現(xiàn)400Wh/Kg，2030年前燃料/鋰硫/空氣電池實(shí)現(xiàn)500Wh/Kg。

雖然固態(tài)電池的商業(yè)化進(jìn)程還有一段路程要走，三元電池也將長(zhǎng)期占據(jù)新能源汽車動(dòng)力系統(tǒng)的C位，不過戰(zhàn)斗已經(jīng)打響了，固態(tài)電池已經(jīng)向三元電池的陣地吹起了沖鋒號(hào)！