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引言：盡管電池驅(qū)動的電動車近年來取得了許多改進(jìn)，但它們?nèi)匀淮嬖诤芏嗑窒扌?。未來期待的汽車可以行?800 到 1000 公里,，充電速度與油箱加滿一樣快，而且成本甚至低于今天的燃油車,。這并不只是夢想,，許多解決方案已經(jīng)提上日程，例如鋰硫和鋁離子等技術(shù)。 許多電動車問題的解決方案,，全固態(tài)電池，可能即將出現(xiàn),。全固態(tài)電池相比他們有一些潛在的優(yōu)勢,，它看起來更接近現(xiàn)實(shí)世界的使用,。這些解決方案的目的只有一個：使電動車與使用內(nèi)燃機(jī)的汽車相比更具競爭力,。今天帶大家一起了解固態(tài)電池相關(guān)內(nèi)容  圖1：寶馬鋰離子電池與固態(tài)電池對比 文章導(dǎo)讀：
什么是固態(tài)電池,？所謂的固態(tài)電池,，最基本的區(qū)別從字面可以理解。固態(tài)電池電解質(zhì)為固態(tài),，相當(dāng)于鋰離子遷移的場所轉(zhuǎn)到了固態(tài)的電解質(zhì)中,，另外固態(tài)電解質(zhì)還擔(dān)當(dāng)了分隔正負(fù)極的角色，也就是起到了隔膜的作用,，所以說固態(tài)電池不再需要隔膜,。而傳統(tǒng)鋰電池采用的是液態(tài)電解質(zhì)，是可以流動的,。  半固態(tài)鋰電池:電池單體中固體電解質(zhì)質(zhì)量或體積占單體中電解質(zhì)總質(zhì)量或總體積之比達(dá)到一半,，或者單體中一側(cè)電極含有液體電解質(zhì)，另一側(cè)電極只含有固體電解質(zhì),，這兩種均稱為半固態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池,，有時簡稱為半固態(tài)鋰電池。 準(zhǔn)固態(tài)鋰電池:單體中固體電解質(zhì)質(zhì)量或體積分?jǐn)?shù)超過一半,，液體電解質(zhì)的質(zhì)量或體積分?jǐn)?shù)低于一半的,，有時稱為準(zhǔn)固體電解質(zhì)鋰離子電池或準(zhǔn)固態(tài)鋰電池。 半固態(tài)鋰電池及準(zhǔn)固態(tài)電池本質(zhì)上是液態(tài)鋰電池和全固態(tài)電池的折中方案,。半固態(tài)電池：保留部分電解液和隔膜結(jié)構(gòu),。 半固態(tài)電池出于提高導(dǎo)電能力的需求，在加入固態(tài)電解質(zhì)的同時,，仍保留了少量電解液,，也因此需要隔膜作為分隔正負(fù)極的結(jié)構(gòu)。另外根據(jù)不同的技術(shù)路線,，固態(tài)電解質(zhì)也有顆粒狀和膜狀等多種結(jié)構(gòu),。 固態(tài)鋰電池:液體電解質(zhì)的質(zhì)量或體積分?jǐn)?shù)低于電解質(zhì)總質(zhì)量或總體積分?jǐn)?shù)5%的，有些作者稱之為固態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池或者固態(tài)鋰電池。但實(shí)際該電池單體中含有少量液體電解質(zhì),，稱為固態(tài)鋰電池不嚴(yán)謹(jǐn),，更適合稱為準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池或準(zhǔn)固態(tài)鋰電池。以上文獻(xiàn)中出現(xiàn)的半固態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池,、準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池,，固態(tài)電解質(zhì)鉀離子電池都屬于混合固灣電解質(zhì)鋰離子電池，簡稱為混合固態(tài)電解質(zhì)鉀電池,。 全固態(tài)鋰離子電池：電池單體中只含有固態(tài)電解質(zhì),，不含有任何液體電解質(zhì)、液態(tài)溶劑,、液態(tài)添加劑的鋰離子電池,。 全固態(tài)電池：不保留電解液，隔膜不確定,。在全固態(tài)電池中,，電解液將被固態(tài)電解質(zhì)完全替代。隔膜是否被替代,，要視不同技術(shù)路線而定,。在一些固態(tài)電池技術(shù)方案中，隔膜被保留作為支撐極片的架構(gòu),；而另外一些方案中,，隔膜則被完全取消。  為什么要開發(fā)固態(tài)電池相比傳統(tǒng)液態(tài)電池,，固態(tài)電池優(yōu)勢突出,，被業(yè)界認(rèn)為是下一代先進(jìn)電池技術(shù)。 每當(dāng)我們說到純電汽車痛點(diǎn)的時候,，總是離不開續(xù)航短,、易燃易爆、充電慢（雖然快充技術(shù)越來越好,，但比加油還是慢）,、既怕冷又怕熱，這里面的核心問題就是電池不行,！ 傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池,，是由正極、隔膜,、負(fù)極,，再灌上電解液制造而成。相比正負(fù)極材料,，電解液很容易受到環(huán)境影響,，比如溫度、外界壓力等。所以,，要改善電池的性能和安全性,，把電解質(zhì)從液態(tài)變成固態(tài)是一個革命性的方案。 在此背景下,，固態(tài)電池應(yīng)運(yùn)而生,。固態(tài)電池用固態(tài)電解質(zhì)代替隔膜和電解液，但仍以鋰離子為傳導(dǎo)物質(zhì),，可以說是液態(tài)鋰電池的升級版本,。  相比傳統(tǒng)的液態(tài)電池，固態(tài)電池優(yōu)勢多多,。比如不易燃不易爆,、無電解液走漏、對溫度不敏感,、更耐高壓等，這是由固態(tài)電池的物理和化學(xué)性質(zhì)決定的（固體的穩(wěn)定性通常好于液體）,。 同時,，由于沒有了電解液，正負(fù)極材料選擇面更廣,，固態(tài)電池能量密度能輕松突破300Wh/kg,，吊打目前的動力電池，所以它被業(yè)界認(rèn)為是下一代先進(jìn)電池技術(shù),。 通常情況下,，全固態(tài)電池使用的化學(xué)成分與鋰離子電池大致相同。固態(tài)電池相比較液態(tài)電池優(yōu)勢體現(xiàn)在安全性,、能量密度兩點(diǎn),。能量密度指固態(tài)電池通過引入新型負(fù)極材料（硅基負(fù)極、金屬鋰負(fù)極）及正極材料（鎳錳氧 LNMO,，層狀富鋰錳等）實(shí)現(xiàn)能量密度提高,。 但新型材料的電壓較高，超出電解液適配的極限,，因此必須配合固態(tài)電解質(zhì)才能應(yīng)用于電池中,。目前金屬鋰負(fù)極等新材料仍有較多技術(shù)問題尚未解決，相關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)第一代半固態(tài)/固態(tài)動力電池仍將采用現(xiàn)有的三元+石墨（或硅碳）材料體系,。
全固態(tài)電池?fù)碛懈鼮榉€(wěn)定的電解質(zhì)機(jī)械和化學(xué)特性,，靜態(tài)及循環(huán)壽命極大提升,；能在-50℃-200℃寬溫范圍保持放電功率，可以極大程度緩解冬天電池容量衰減的問題,；能量密度得到極大提升,，能達(dá)到當(dāng)前三元鋰電池的2-10倍。不過固態(tài)電池的負(fù)極材料和電解質(zhì)與液態(tài)鋰電不同,，需要重塑供應(yīng)鏈,，快充效率也要提升，而要投放市場,，還必須降低成本,，而這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)“極其艱巨漫長”。 當(dāng)前固態(tài)電池瓶頸技術(shù)是什么,？雖然固態(tài)電池優(yōu)勢明顯,，但是還有一些瓶頸技術(shù)待攻克。固態(tài)電池有兩個最大的短板,，一是成本高（液態(tài)電池的2-3倍）,，二是性能減弱（離子在固體物質(zhì)中傳輸動力低）。 3.1 固態(tài)電解質(zhì)材料的鋰離子電導(dǎo)率偏低,。 現(xiàn)在有三種固態(tài)電解質(zhì),，分別為聚合物電解質(zhì)、氧化物電解質(zhì),、硫化物電解質(zhì),。聚合物電解質(zhì)需要在60度的溫度下才能正常工作。氧化物電解質(zhì)的鋰離子電導(dǎo)率比液態(tài)的還要低很多,。相對于氧化物,，硫化物由于相對較軟，更容易加工,，通過熱壓法可以制備全固態(tài)鋰電池,，但還存在空氣敏感，容易氧化,，遇水容易產(chǎn)生硫化氫等有害氣體的問題,。  3.2 固跟固界面接觸性和穩(wěn)定性差。液體跟固體結(jié)合是很容易的,，但是固體和固體接觸性和穩(wěn)定性就不是太好,，電極和電解質(zhì)界面接觸不良，使得內(nèi)阻較大,，循環(huán)性能及倍率性能差,。半固態(tài)電池由于保留電解液,，上述性能相較固態(tài)電池稍好一些。 3.3 最后就是制造成本偏高,，固態(tài)電池制備工藝復(fù)雜,，電解質(zhì)成本顯著高于現(xiàn)有電解液，顯著提高半固態(tài)/固態(tài)電池成本,。 固態(tài)電池關(guān)鍵技術(shù)及解決方案按照電解質(zhì)材料的選擇,，固態(tài)電池可以分為聚合物、氧化物,、硫化物三種體系電解質(zhì),。其中，聚合物電解質(zhì)屬于有機(jī)電解質(zhì),，氧化物與硫化物屬于無機(jī)陶瓷電解質(zhì),；按照正負(fù)極材料的不同，固態(tài)電池還可以分為固態(tài)鋰離子電池（沿用當(dāng)前鋰離子電池材料體系,，如石墨+硅碳負(fù)極,、三元正極等）和固態(tài)鋰金屬電池（以金屬鋰為負(fù)極）。  引申閱讀：對固態(tài)電池感興趣的小伙伴可以查閱本頭條號歷史文章《固態(tài)電池技術(shù)路線及最新成果》 固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀前面我們提到,，固態(tài)電池仍存在一些短板,，所以當(dāng)前市場選擇的是折中方案——半固態(tài)電池。 半固態(tài)電池的部分材料依然延續(xù)液態(tài)鋰電池的“配方”（內(nèi)部含有少量電解液）,，所以它具備液態(tài)電池和全固態(tài)電池的性能優(yōu)勢,，同時在配套產(chǎn)業(yè)鏈上與現(xiàn)有液態(tài)電池生產(chǎn)線有超八成的兼容性，不需要大改就能實(shí)現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn),。 半固態(tài)電池只是一種過渡方案,，同樣存在由液態(tài)電解質(zhì)所引起的漏液、熱失控等安全風(fēng)險（個人覺得就是投機(jī),，偷換概念）。那真·固態(tài)電池啥時候能用上,？ 不少汽車巨頭都給出了量產(chǎn)時間表：寶馬計(jì)劃在2025年之前推出第一輛全固態(tài)電池原型車,；豐田也計(jì)劃于2025年推出、2030年實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池車型量產(chǎn),；奔馳與輝能科技合作,，計(jì)劃2028年實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池批量生產(chǎn)等。日產(chǎn)計(jì)劃于2024年投產(chǎn),、2028年正式裝車全固態(tài)電池,；大眾則計(jì)劃在2025年裝車Quantum Scape的固態(tài)電池。 所以,，業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為,，全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化要到2025年才會開啟,，甚至到 2030年前，液態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池都依然是主流,。這樣一來,，作為比三元鋰電池更耐用、輸出能量更高,、更經(jīng)濟(jì)的固態(tài)電池,，顯然成了解決現(xiàn)有能源車?yán)锍虇栴}的更好技術(shù)?；蛟S也正是由于這一電池的出現(xiàn),，使新能源汽車在與傳統(tǒng)車的競爭中，成了能壓垮傳統(tǒng)燃油車的最后一根稻草,！  固態(tài)電池是未來電池產(chǎn)業(yè)的核心,，在產(chǎn)品安全性、能量密度和循環(huán)壽命性能方面,，固態(tài)電池有潛力對電池性能產(chǎn)生質(zhì)的突破,，因此日本、韓國,、美國,、英國等各個國家和全球知名企業(yè)紛紛布局，以各自優(yōu)勢主導(dǎo)力量,，全力發(fā)展固態(tài)電池,。 5.1 以豐田為龍頭的企業(yè)引領(lǐng)日本產(chǎn)業(yè)界發(fā)展 日本已經(jīng)把發(fā)展全固態(tài)電池上升到國家戰(zhàn)略高度，充分發(fā)揮國內(nèi)產(chǎn),、官,、研緊密結(jié)合的傳統(tǒng)優(yōu)勢，以舉國之力發(fā)展固態(tài)電池技術(shù),。目前,，日本各企業(yè)及研究機(jī)構(gòu)在技術(shù)研究方面申請的專利數(shù)量居全球首位，截至去年 7 月底,，豐田擁有1,601 項(xiàng)與固態(tài)電池相關(guān)的專利,，雄踞榜首。產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程方面同樣領(lǐng)先于其他國家,。日本針對全固態(tài)電池的研發(fā)主線,，已經(jīng)從最初的探索高性能的電解質(zhì)材料，逐步轉(zhuǎn)移到解決諸如電芯的試制,、制造工藝的開發(fā),、充放電循環(huán)壽命等課題之上。研究重點(diǎn)已經(jīng)進(jìn)入了根據(jù)不同的應(yīng)用,，嘗試正極材料和負(fù)極材料的適當(dāng)組合,，以及嘗試實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)的制造工藝開發(fā)的階段,。日本豐田汽車表示，2025年將推出全固態(tài)電池混合動力汽車,，2030前將推出全固態(tài)純電動汽車,。同時，本田汽車在去年春季宣布將投資430億日元（約合人民幣22.5億元）建設(shè)全固態(tài)電池示范生產(chǎn)線,，計(jì)劃于2024年投產(chǎn),。 近日，日產(chǎn)（Nissan）宣布,，正在全力推出一款裝載全固態(tài)電池的電動車,，并認(rèn)為日產(chǎn)在全固態(tài)電池技術(shù)上“領(lǐng)先”。日產(chǎn)負(fù)責(zé)歐洲研發(fā)的高級副總裁大衛(wèi)莫斯（David Moss）說道,，日產(chǎn)的領(lǐng)先技術(shù)團(tuán)隊(duì)擁有一些特別的東西,，日產(chǎn)研發(fā)的全固態(tài)電池和現(xiàn)在的液體電解液鋰離子電池相比，成本會降低50%,，能量密度提高1倍,，并且可以提供比現(xiàn)在電池快3倍的充電速度。 日產(chǎn)正在和英國牛津大學(xué)合作開發(fā)這項(xiàng)技術(shù),，現(xiàn)在已經(jīng)從紐扣電池開發(fā)到10cm的方形電池,。日產(chǎn)計(jì)劃在2025年建立并運(yùn)行全固態(tài)電池試點(diǎn)生產(chǎn)廠，到 2026 年完成初始技術(shù)的工程設(shè)計(jì),，然后在 2028 年首次應(yīng)用在汽車上,，逐步實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。  日產(chǎn)三款前瞻性概念車（Max-Out,、Surf-Out 和 Hang-Out） 日產(chǎn)的最新全固態(tài)電池技術(shù)在倍率性能上非常有意義,。快充性能提高,，對電池和電動車的成本下降將起到重要的作用,。使用這款固態(tài)電池并不意味著日產(chǎn)已經(jīng)放棄鋰離子電池，預(yù)計(jì)這兩種電池將共存一段時間,。新一代固態(tài)電池組將在本世紀(jì)中期左右才能量產(chǎn),。 日產(chǎn)汽車2021年宣布參與電動汽車固態(tài)電池開發(fā)，并在日本神奈川縣的日產(chǎn)研究中心（Nissan Research Center）進(jìn)行原型電池的開發(fā),。從其研發(fā)效率來看，表現(xiàn)還是相當(dāng)不錯的,。日產(chǎn)此前還表示,，其目標(biāo)是在2028財(cái)年之前使電池組成本降低到每千瓦時75美元，此后再降至每千瓦時65美元,。 5.2 美國技術(shù)初創(chuàng)公司為主發(fā)展固態(tài)電池技術(shù) 在能源部（DOE）科學(xué)基金和國家實(shí)驗(yàn)室研究的推動下,，美國在固態(tài)電池方面的研究取得了重大進(jìn)展,，并在此基礎(chǔ)上衍生出眾多初創(chuàng)公司，如Quantum Scape,、Solid Power,、Polyplus、24M,、Cymbet,、SES，,、SEEO,、Ionic Materials等，這些初創(chuàng)公司以其在固態(tài)電池技術(shù)方面的先進(jìn)性,，目前已分別得到了寶馬,、大眾、現(xiàn)代等汽車巨頭和多家風(fēng)投基金的投資,。正是通過這些初創(chuàng)公司的技術(shù)創(chuàng)新能力,，確保了美國進(jìn)入全球固態(tài)電池研究水平的前列。從技術(shù)路徑來看,，美國這些初創(chuàng)公司選擇的技術(shù)路徑以聚合物電解質(zhì)和氧化物電解質(zhì)為主,，負(fù)極多采用鋰金屬。12月22日,，美國固態(tài)電池廠商QuantumScape宣布,，目前已經(jīng)將其首批24層原型固態(tài)電池交付汽車廠商，后續(xù)將會進(jìn)行大量測試,。 寶馬集團(tuán)近日在公告中表示,，將與美國初創(chuàng)公司Solid Power啟動下一階段全固態(tài)電池的聯(lián)合研發(fā)。而根據(jù)寶馬集團(tuán)的計(jì)劃,，其合作的Solid Power公司將在2023年向?qū)汃R集團(tuán)交付全尺寸的全固態(tài)電池用于測試,，第一輛采用全固態(tài)電池的寶馬原型車計(jì)劃在2025年之前推出，2030年之前將實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池的量產(chǎn),。 寶馬集團(tuán)近期擴(kuò)大了與美國固態(tài)電池制造商Solid Power的聯(lián)合開發(fā)協(xié)議,。根據(jù)協(xié)議，寶馬與Solid Power增加了一項(xiàng)研發(fā)許可,，接下來,，寶馬將會在其位于慕尼黑附近帕爾斯多夫的電芯制造技術(shù)中心（CMCC）建立一條全固態(tài)電池（ASSB）原型產(chǎn)品生產(chǎn)線。 據(jù)外媒報(bào)道,，固態(tài)電池技術(shù)先驅(qū)Ilika Technologies,、英國電池材料制造商N(yùn)exeon和寶馬公司合作開發(fā)用于電動汽車的硅基固態(tài)電池（SSB）。該法拉第電池挑戰(zhàn)合作項(xiàng)目耗資800萬英鎊，將于2023年2月1日啟動,，為期24個月,。該項(xiàng)目的代號為HISTORY，重點(diǎn)是將高硅含量電極集成到Ilika用于電動汽車的Goliath SSB中,，以實(shí)現(xiàn)汽車級性能,。 5.3 以三星為代表的企業(yè)界主導(dǎo)韓國固態(tài)電池開發(fā) 在固態(tài)電池的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化道路上，韓國以企業(yè)界為主導(dǎo),，在政府部門指引下,，國內(nèi)各大汽車電池生產(chǎn)商聯(lián)合開發(fā)全固態(tài)電池。目前,，韓國研究固態(tài)電池的企業(yè)主要有三星SDI,、LG和現(xiàn)代汽車等，其中三星,、LG和SK創(chuàng)新選擇成立聯(lián)合基金共同開發(fā)固態(tài)電池?，F(xiàn)代沒有參加以上的三家聯(lián)盟，而是選擇自主開發(fā),、與高校合作和外部投資的方式進(jìn)入固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)鏈,。在專利方面，韓國分布相對比較集中,，三星SDI,、LG和現(xiàn)代占比50%以上；在技術(shù)路徑方面均以硫化物電解質(zhì)為主,。 5.4我國固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及重點(diǎn)企業(yè) 雖然在固態(tài)電池研究方面,，國內(nèi)企業(yè)不及日本、美國,、韓國等起步早,，但隨著鋰電技術(shù)的發(fā)展，目前已經(jīng)有越來越多的企業(yè)參與到了固態(tài)電池的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化過程中來,。通過專利檢索我們可以看出,，國內(nèi)正在進(jìn)行固態(tài)鋰電專利布局的企業(yè)包括江蘇清陶能源,、比亞迪,、桑頓新能源、贛鋒鋰業(yè),、北京衛(wèi)藍(lán),、國軒高科、寧德時代等,。此外,，如珈偉股份、萬向,、中電力神,、鵬輝能源、橫店東磁等也都宣布涉足固態(tài)電池領(lǐng)域,，但大部分企業(yè)仍處于規(guī)劃布局階段。而且,，從各企業(yè)全球的專利布局來看,，國內(nèi)企業(yè)的專利大都集中在中國境內(nèi)，海外專利的數(shù)量嚴(yán)重不足,，這會對企業(yè)未來參與國際市場競爭產(chǎn)生不利的影響,。 衛(wèi)藍(lán)新能源 2016年，公司成立,，依托中國科學(xué)院物理研究所,，由中國工程院院士陳立泉,、中科院物理所研究員李泓、原北汽新能源總工俞會根共同發(fā)起創(chuàng)辦,。專注于下一代固態(tài)鋰電池的研發(fā)與生產(chǎn) 2020年，1GWh固態(tài)電池生產(chǎn)線建成投產(chǎn) 2022年,，投資100GWh固態(tài)鋰電池項(xiàng)目 預(yù)計(jì)5年內(nèi)半固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),，5-10年固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)量產(chǎn) 2022年4月27日與容百科技簽訂合作協(xié)議，向其采購固態(tài)鋰電正極材料，同時雙方合作開發(fā)高鎳/超高鎳三元正極材料 目前,，北京衛(wèi)藍(lán)已經(jīng)研發(fā)并掌握了固態(tài)電池技術(shù)領(lǐng)域的多項(xiàng)關(guān)鍵性技術(shù),，包括金屬鋰表面處理、原位形成SEI膜技術(shù),、固態(tài)電解質(zhì)、鋰離子快導(dǎo)體制備技術(shù)以及高電壓電池集成技術(shù),、陶瓷膜優(yōu)化技術(shù)和集流體解決方案。目前已有300Wh/kg混合固液鋰離子電池 2022年11月,，衛(wèi)藍(lán)湖州基地第一顆固態(tài)動力電芯下線，能量密度為360Wh/kg,。 目前在與蔚來汽車合作,，將基于ET7車型，推出續(xù)航1000公里的半固態(tài)電池,，能量密度360Wh/kg,，電池容量150度電，預(yù)計(jì)2022年底或2023年上半年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),。 清陶能源 成立于2016年，由清華大學(xué)南策文院士團(tuán)隊(duì)創(chuàng)辦,，國內(nèi)較早開展全固態(tài)鋰電池技術(shù)研發(fā)的團(tuán)隊(duì)之一，由清華大學(xué)南策文院士團(tuán)隊(duì)創(chuàng)辦,，在固態(tài)鋰電池領(lǐng)域,，公司申報(bào)的專利已近 100項(xiàng) 2018年11月,，建成的全國首條固態(tài)鋰電池產(chǎn)線正式投產(chǎn),，產(chǎn)能規(guī)模為0.1GWh,，總投資1億元，已經(jīng)量產(chǎn)出第一批固態(tài)電池產(chǎn)品,，目前可日產(chǎn)1萬顆電芯，產(chǎn)品主要應(yīng)用于特種電源,、高端數(shù)碼等領(lǐng)域 2020年，宜春一期1GWh固態(tài)電池產(chǎn)線建成投產(chǎn),，已裝車電池能量密度為300Wh/kg 2022年，10GWh固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目在昆山開工建設(shè),，預(yù)計(jì)2024年建成 2022年7月18日與當(dāng)升科技簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，在高容量富鋰錳基正極材料,、固態(tài)鋰離子電池及其關(guān)鍵材料等領(lǐng)域加強(qiáng)交流與合作 目前,，清陶能源開發(fā)的出全固態(tài)電池，單體能量密度可達(dá)到430Wh/kg,，量產(chǎn)階段可達(dá)到300Wh/g以上。半固態(tài)電池產(chǎn)品也將搭載于哪吒U車型中,，與上汽合作的車型預(yù)計(jì)于2023年落地。 高能時代 成立于2020年,，致力于研發(fā)全固態(tài)鋰電池產(chǎn)品,。公司規(guī)劃2022年會推出5Ah和20Ah的大電芯；2023年,，發(fā)布60Ah的大電芯,，面向3C及無人機(jī)用全固態(tài)鋰電池，建成小規(guī)模量產(chǎn)能力,；2024年,，發(fā)布100Ah大電芯,，這是一款用于量產(chǎn)的動力型全固態(tài)電芯。 恩力動力 成立于2018年,，專注于半固態(tài)鋰金屬電池,、全固態(tài)電池等新一代電池及其核心材料研發(fā)生產(chǎn)。目前,，恩力動力已成功制造出1.2Ah/3.6Ah/10Ah級軟包型和多種圓柱型混合鋰金屬電芯,，能量密度高達(dá)520Wh/kg,、體積能量密度1100Wh/L。10-100MWh中試線正在建設(shè)中,，今年三季度推出針對無人機(jī)/eVTOL和EV應(yīng)用的11Ah和100Ah電池A樣產(chǎn)品,，2023年達(dá)成百兆瓦時級的生產(chǎn)能力,，開始向早期客戶供貨，并計(jì)劃2024年建成GWh產(chǎn)線,。 太藍(lán)新能源 成立于2021年,，致力于固態(tài)電池,、半固態(tài)電池的產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。2022年初,，太藍(lán)新能源已啟動重慶生產(chǎn)制造基地“2+10”億瓦時半固態(tài)鋰電池生產(chǎn)線建設(shè),。9月26日，與安徽省淮南市壽縣新橋國際產(chǎn)業(yè)園簽訂合作協(xié)議,，擬建設(shè)10GWh半固態(tài)動力電池產(chǎn)業(yè)基地,。 馬車動力 成立于2020年，今年10月發(fā)布了自主研發(fā)的Ah級硫化物全固態(tài)電芯,。該款電芯能量密度達(dá)到210Wh/kg,，搭配高能非金屬負(fù)極后,，能量密度可提升至350Wh/kg以上,。 電池企業(yè) 寧德時代 寧德時代此前公開過兩種與固態(tài)電池相關(guān)的專利,，并在2021年5月份宣稱,，已經(jīng)可以做出固態(tài)電池的樣品,，但是距離實(shí)現(xiàn)商業(yè)化還有很遠(yuǎn)的路要走，預(yù)計(jì)到2030年才會面向市場推出,。 賽力斯新能源戰(zhàn)略車型SERES 5，該車是中國車企2023年在海外發(fā)布的首款新能源汽車,，其中90kWh版本即采用寧德時代的半固態(tài)電池,，最大續(xù)航里程（WLTP）為530km，預(yù)計(jì)于2023年3月開啟交付,。 比亞迪,、寧德時代等頭部企業(yè)其實(shí)對半固態(tài)電池路線并不是“很上心”,，其中寧德時代雖然有布局，但半固態(tài)電池始終不是推動重點(diǎn),，相反，能量密度相對低的麒麟電池才是其接下來的拳頭產(chǎn)品,，日前不僅申請了商標(biāo),，還將于2023年一季度實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),，并加大了與主機(jī)廠的新一輪合作,，極氪009純電MPV、2023款極氪001等都是首發(fā)車型,。 2016年,，寧德時代正式宣布在硫化物固態(tài)電池上的研發(fā)路徑,，當(dāng)時容量為325mAh的聚合物鋰金屬固態(tài)電池能量密度達(dá)300Wh/kg，可實(shí)現(xiàn)300周循環(huán)以容量保持率82%,，全固態(tài)電池還在開發(fā)中,，預(yù)計(jì)2030年后實(shí)現(xiàn)商品化 比亞迪 2016年，確定固態(tài)電池為未來發(fā)展方向的基調(diào),，嘗試小規(guī)模使用，將在未來10年,，最快5年內(nèi)推出固態(tài)電池 2017年,，申請一種全固態(tài)鋰離子電池正極復(fù)合材料及一種全固態(tài)鋰離子電池的發(fā)明專利 2018年1月,，推進(jìn)固態(tài)電池項(xiàng)目商用,，并將固態(tài)電池作為下一步研發(fā)重點(diǎn)，積極推進(jìn)相關(guān)產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化研發(fā)應(yīng)用 2021年,，公開硫系添加劑全固態(tài)電池專利 沒有電池產(chǎn)品消息,。當(dāng)前主推磷酸鐵鋰刀片電池方案，比亞迪董事長王傳福也多次公開表達(dá)堅(jiān)持磷酸鐵鋰刀片電池路線,。 贛鋒鋰業(yè) 2016年設(shè)立固態(tài)電池研發(fā)中心,。 2017年，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)電池板塊 2018年,，固態(tài)電池的研發(fā)取得新突破,，同年8月份正式啟動2億Wh固態(tài)鋰電池中試生產(chǎn)線建設(shè)項(xiàng)目 2018年6月,，公司第一代固態(tài)鋰電池單體容量已達(dá)到10Ah，能量密度大于240Wh/kg,，可實(shí)現(xiàn)1000次循環(huán)后容量保持率大于 90%,，同時，電池單體具備5C倍率的充放電能力,，目前電池研制品已通過第三方機(jī)構(gòu)安全檢測 2019年8月,，發(fā)布2019年半年度報(bào)告，第一代固態(tài)鋰電池研制品通過多項(xiàng)第三方安全測試和多家客戶送樣測試 2019年11月,，年產(chǎn)0.3GWh第一代固態(tài)鋰電池研發(fā)中試生產(chǎn)線已建成試產(chǎn) 2022年4月,，2GWh的固態(tài)電池產(chǎn)線建成投產(chǎn),，規(guī)劃的第一代固態(tài)電池產(chǎn)能在22年下半年逐步釋放 產(chǎn)品端,，第一代混合固液電解質(zhì)電池產(chǎn)品能量密度達(dá)235~280Wh/kg。第二代固態(tài)鋰電池基于高鎳三元正極,、含金屬鋰負(fù)極材料,，目前該產(chǎn)品能量密度超過350Wh/kg，循環(huán)壽命接近400次 2022年1月,，首批50輛東風(fēng)E70全球首發(fā),，開始進(jìn)行示范運(yùn)營，半固態(tài)電池由贛鋒鋰業(yè)提供,。不過,，這批車并非大規(guī)模量產(chǎn)車，而是小批量交付驗(yàn)證，為后續(xù)規(guī)模量產(chǎn)提供更扎實(shí)的實(shí)際運(yùn)營數(shù)據(jù),。 23年2月7日贛鋒鋰業(yè)控股子公司贛鋒鋰電宣布,，其在固態(tài)動力領(lǐng)域獲新突破，搭載贛鋒鋰電三元固液混合鋰離子電池的純電動SUV賽力斯-SERES-5規(guī)劃于2023年上市,。（半固態(tài)） 賽力斯官方表示,，該款新車搭載的90kWh半固態(tài)電池最大續(xù)航里程（WLTP）為530km。 不過,，基于先進(jìn)的材料體系和固態(tài)技術(shù),，該電池的安全性和能量密度大幅提升，能量密度可達(dá)260Wh/kg,。  蜂巢能源 蜂巢能源全固態(tài)電池實(shí)驗(yàn)室研發(fā)出國內(nèi)首批20Ah級硫系全固態(tài)原型電芯,，該系列電芯能量密度達(dá)到350Wh/kg-400Wh/kg。 國軒高科 2017年,，著手研發(fā)固態(tài)電池及固態(tài)電解質(zhì) 2018年2月,，根據(jù)與國際一線整車品牌合作的產(chǎn)品要求，公司正在美國和日本分別開發(fā)下一代動力電池生產(chǎn)技術(shù)工藝與生產(chǎn)設(shè)備,，相關(guān)產(chǎn)品將使用半固態(tài)電池技術(shù),。對于包括固態(tài)電解質(zhì)在內(nèi)的上游關(guān)鍵原材料的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度公司方面也將密切關(guān)注 2018年3月，宣布半固態(tài)電池技術(shù)目前已處于實(shí)驗(yàn)室向中試轉(zhuǎn)換階段 2019年,，推出半固態(tài)電池的試生產(chǎn)線 2022年5月,，發(fā)布半固態(tài)電池，單體能量密度達(dá)360Wh/kg,，配套電池包達(dá)160KWh,，續(xù)航里程超1000km。預(yù)計(jì)23年批量交付,。同時,，公司研發(fā)的400Wh/kg三元半固態(tài)電池目前在實(shí)驗(yàn)室已有原型樣品。 國軒高科半固態(tài)電池則配套高合汽車HiPhi X,，參數(shù)顯示，該車電池包能量密度為260Wh/kg,，電容量為160kWh,，續(xù)航里程為1000km。 材料企業(yè) 當(dāng)升科技 與清陶能源簽訂《戰(zhàn)略合作協(xié)議(2022-2025年)》,，決定在固態(tài)及半固態(tài)電池技術(shù)開發(fā),、固態(tài)鋰電正極材料產(chǎn)品供貨、全球產(chǎn)能布局等方面建立戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系,。清陶能源承諾,，在2022年至2025年期間，向當(dāng)升科技采購3萬噸固態(tài)鋰電正極材料。此外,，與衛(wèi)藍(lán)新能源簽署了戰(zhàn)略合作協(xié)議,。 容百科技 與衛(wèi)藍(lán)新能源簽署了戰(zhàn)略合作協(xié)議，2022-2025年,，衛(wèi)藍(lán)新能源將向容百科技采購固態(tài)鋰電正極材料產(chǎn)品不低于30000噸,。 車企 2022年12月15日，東風(fēng)旗下嵐圖品牌正式發(fā)布追光轎車,，搭載了“行業(yè)內(nèi)首個8系三元電芯”并“通過針刺試驗(yàn)”的半固態(tài)電池,，在超長續(xù)航里程和超高補(bǔ)能效率的基礎(chǔ)上，具備不冒煙,、不漏液,、不起火的安全保障。CLTC工況續(xù)航里程為580km,，首批新車已經(jīng)于2023年1月13日量產(chǎn)下線,，將于今年上半年交付，官方稱之為全球首款量產(chǎn)裝車半固態(tài)電池的車型,。 蔚來聯(lián)合創(chuàng)始人秦力洪近日表示,，搭載150kWh半固態(tài)電池的車型將于今年上半年推出，車型很可能是蔚來ET7,，電池來自衛(wèi)藍(lán)新能源,。2022年11月，衛(wèi)藍(lán)新能源在浙江湖州舉行了車規(guī)級固態(tài)動力電芯下線儀式,，電池包能量密度為360Wh/kg,，充電10分鐘可補(bǔ)充400km續(xù)航。 不過,，目前國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的半固態(tài)電池,，雖然名字上跟固態(tài)電池很相似，可實(shí)際上反而與當(dāng)前的液態(tài)鋰離子電池關(guān)系更近,。其仍需要電解液和隔膜,，產(chǎn)品形態(tài)上并沒有本質(zhì)上的創(chuàng)新，仍屬于改良型的方案,。相較于傳統(tǒng)鋰離子電池,，半固態(tài)電池由于使用的液態(tài)電解質(zhì)更少，因此安全性相對更高,，由于體積小,，能量密度上也有優(yōu)勢。但劣勢主要在于循環(huán)性能較差,，低溫時電池的充放電倍率較低,，電池在生產(chǎn)中容易表現(xiàn)出不一致性,，而成本也相對于液態(tài)鋰離子電池更高。  半固態(tài)電池的顯著優(yōu)勢是提高了鋰電池能量密度,，單體已能做到360Wh/kg,，要高于比亞迪刀片電池的180Wh/kg、寧德時代麒麟電池的255Wh/kg,，也高于4680電池的300Wh/kg,，但與麒麟電池等差距并不是特別明顯，而成本卻要大幅高于現(xiàn)有體系電池,，分析認(rèn)為,，半固態(tài)電池不會改變現(xiàn)有鋰電供應(yīng)體系，只適用于部分高端車型,。 重要的是,，半固態(tài)電池產(chǎn)品形態(tài)與現(xiàn)有鋰電體系除了電解液外，并沒有本質(zhì)性創(chuàng)新,，對推進(jìn)更高能量密度的全固態(tài)電池作用不大,，“固態(tài)電池將是最值得重視的技術(shù)，未來中國動力電池的創(chuàng)新,，要從電池結(jié)構(gòu)創(chuàng)新逐步發(fā)展到材料體系的創(chuàng)新,，這一過程更加復(fù)雜、更需要時間積累,，這也是全球動力電池創(chuàng)新的制高點(diǎn),。” 基于此,，寧德時代對半固態(tài)技術(shù)路線的長期發(fā)展前景并不看好,，一份紀(jì)要顯示，其內(nèi)部專家認(rèn)為,，半固態(tài)電池偏向于投機(jī)方案,，寧德時代更看好基于結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的高鎳路線，下一代產(chǎn)品則是聚焦全固態(tài)電池技術(shù)的研發(fā),。 持相同理念的還有比亞迪,，其仍在持續(xù)加大對刀片電池的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，不押注半固態(tài)電池路線,，不過一直在默默儲備全固態(tài)電池技術(shù),。 反觀國外，車企和相關(guān)電池企業(yè)則似乎跳過了半固態(tài)階段,，集中火力進(jìn)攻全固態(tài)堡壘,。 總結(jié)電池成為新能源汽車企業(yè)獲得市場優(yōu)勢的關(guān)鍵,。在眾多電池技術(shù)的研發(fā)中,，固態(tài)電池尤其受到全球范圍的廣泛關(guān)注。豐田、寶馬,、大眾,、三星等巨頭企業(yè)都投入了大量資金用于固態(tài)電池研究，以期早日獲得突破,。當(dāng)前,，固態(tài)電池技術(shù)研發(fā)已經(jīng)被推上了潮頭浪尖。目前全球共有53家企業(yè)在布局研發(fā)固態(tài)電池,，預(yù)計(jì)到2025年開始小批量進(jìn)入市場,，將成為電動汽車取代燃油汽車的制勝利器。 綜合鋰電池技術(shù)的發(fā)展路徑,、我國各類規(guī)劃,、以及各企業(yè)固態(tài)電池布局來看,固態(tài)電池行業(yè)的發(fā)展將成為大勢所趨。未來,我國固態(tài)電池行業(yè)的相關(guān)技術(shù)將不斷進(jìn)步,固態(tài)電池也將呈現(xiàn)更高的能量密度,更優(yōu)秀的安全性以及更低的成本,其實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)和商業(yè)化發(fā)展的時日已并不遙遠(yuǎn),。 2023年會有一批領(lǐng)先的半固態(tài)電池企業(yè)逐漸發(fā)布車規(guī)級電池，預(yù)計(jì)半固態(tài)電池的商業(yè)化轉(zhuǎn)折點(diǎn)會在2024~2025年,，2030年全固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用,。不過，由于性能和成本因素,，固態(tài)電池離大規(guī)模在電動汽車和儲能領(lǐng)域上應(yīng)用,，仍有遙遠(yuǎn)的距離。固態(tài)電池可以看作未來電池的一種方向,，但不能指望其能“一種技術(shù)包打天下”,，更不能“為了固態(tài)而固態(tài)?！?/span> 科技日報(bào)報(bào)道了我國35項(xiàng)”卡脖子”技術(shù),，其中鋰離子電池四大核心材料中，正負(fù)極材料,、電解液都已實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化,，唯獨(dú)高端隔膜仍是短板，目前依然大量依賴進(jìn)口,。固態(tài)電池通過使用固態(tài)電解質(zhì)替代了傳統(tǒng)鋰離子電池中的電解液和隔膜,，一方面可以提高安全性與能量密度等綜合性能，另一方面又具有解決高端隔膜“卡脖子”問題的潛力,，因此被視為下一代電池技術(shù),。 從各大企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)研究的成果來看，目前主要使用的有聚合物型,、氧化物型和硫化物型三大體系,。其性能各有優(yōu)勢,，其中聚合物電解質(zhì)屬于有機(jī)電解質(zhì)，氧化物與硫化物屬于無機(jī)陶瓷電解質(zhì),?？v覽全球固態(tài)電池研究企業(yè)和科研院校，三大體系均有進(jìn)展,，歐美企業(yè)偏好氧化物和聚合物體系,，而豐田、三星為首的日韓企業(yè)則更熱衷于硫化物體系,，中國則比較分散,，三個體系均有研究者。 同樣也需要看到,，由于美國出臺了新的通脹法案以及芯片科技法案,，都是為應(yīng)對中國科技與經(jīng)濟(jì)的崛起而來。而更重要的是,，美國已經(jīng)建立了包括荷蘭,、日本等國的聯(lián)合對待中國高端科技的圍堵聯(lián)盟，這就對中國汽車產(chǎn)生了更大的不利,！為此,，只有走出自己的新道路，才會被外方卡脖子,。而在固態(tài)電池方面,，由于比現(xiàn)有的電池技術(shù)好了不是一點(diǎn)半點(diǎn)，自然也會讓對中國制造居心不良的外國勢力用作阻擋我們的利器,。所以,，如果在這一技術(shù)上不能形成突破，不僅會讓我們現(xiàn)有的新能源汽車領(lǐng)先局面拱手相讓,、還會更深一層的影響到未來新能源制造的發(fā)展與壯大,，這或許才是最需要國內(nèi)汽車認(rèn)真對待的問題。 在新固態(tài)電池已經(jīng)顯示出極強(qiáng)沖擊力的時候,，新能源汽車的變化,，顯然是難以想象的。這其中,，既有需要緊跟國際技術(shù),，不斷創(chuàng)新的問題；也有自身要直面危機(jī),，形成以我為主自力更生的問題,，都是不容忽視的新挑戰(zhàn)。所以,，這就更需要國內(nèi)企業(yè),，不能滿足于現(xiàn)實(shí)的領(lǐng)先現(xiàn)狀,，而是需要不停地發(fā)展、不斷的創(chuàng)新,，只有這樣，在新能源固態(tài)電池逐步應(yīng)用新能源汽車的時候,，國內(nèi)新能源汽車制造,，才不會落在后面……！ “一枝獨(dú)秀不是春,，百花齊放春滿園,！全固態(tài)電池正飛速走進(jìn)時代舞臺，必將帶給我們巨大的驚喜,！不過,，現(xiàn)階段，固態(tài)電池還處于實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)化的孵化階段,，或者是從中試到產(chǎn)業(yè)化的階段,。固態(tài)電池真正投入大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用大概的時間是在2025-2030年之間。豐田預(yù)計(jì)2025年才將實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)應(yīng)用,；本田,、日產(chǎn)均表示其全固態(tài)電池生產(chǎn)線將在2024年投入運(yùn)營；LG新能源則預(yù)計(jì)2026年實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池量產(chǎn),，隨著全球固態(tài)電池需求量不斷增加,，未來全球固態(tài)電池出貨量將高速增長。 |
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