因為在能量密度、安全性、成本等方面均優(yōu)于鋰電池，固態(tài)電池被認為是液態(tài)電池的下一代技術，吸引著各方爭相投資。不過，當前液態(tài)鋰離子電池是全球車用動力電池首選，固態(tài)電池要想做到完全量產，還需要克服很多難題。
固態(tài)電池成為車企追捧對象
近日，據海外媒體報道，現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年試生產配備固態(tài)電池的電動車，2027年部分批量生產，在2030年左右實現全面批量生產。目前正在與三星SDI、SKI和LG新能源在內的電池企業(yè)進行合作，以推進固態(tài)電池的開發(fā)和量產工作。
據悉，現代汽車將在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，并在2025年之前亮相相關車型。寶馬方面表示，其開發(fā)的固態(tài)電池技術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)電池生產技術驗證，并力爭應用到2020年代后期的車型上；大眾汽車投資的QuantumScape預計最早將在2024年為大眾電動汽車生產固態(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Solid Power的目標是設計一種可以在目前鋰離子電池相同的生產線上生產的固態(tài)電池。
國內方面，今年1月，蔚來發(fā)布了150kWh電池包，可實現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手中科院建設固態(tài)電池技術研究中心，計劃2025年在量產車上應用能量密度達350-500Wh/kg的固態(tài)電池；輝能科技鋰金屬固態(tài)電池的原型電池質量能量密度達到383Wh/kg，預計在2023年進行試產，2024年量產；贛鋒鋰業(yè)近日宣布擬投資22億元建設高比能固態(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)電池技術的迭代升級，生產高安全固態(tài)電池，2025年后生產出能量密度超過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，預計2030年后實現商品化。
統計數據顯示，全球已有40多家固態(tài)電池生產商，其中，布局較早的臺灣輝能、江蘇清陶、北京衛(wèi)藍、無錫海特等企業(yè)已接近產業(yè)化，已建成至少中試規(guī)模實驗線，并有產品應用于無人機，開始商用。
半固態(tài)電池或將更快落地
固態(tài)電池用固態(tài)電解質代替隔膜和電解液，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。不過受當前技術水平的限制，距離固態(tài)電池規(guī)模化量產預計還需要5-10年時間。
從技術上看，固態(tài)電池的技術路徑是 “液態(tài)-半固態(tài)-準固態(tài)-全固態(tài)”，目前，業(yè)內將半固態(tài)和全固態(tài)電池一并統稱為固態(tài)電池，而半固態(tài)電池電芯內仍存在5-15%的電解液。
在近日召開的第二屆下一代電池技術與市場應用研討會上，衛(wèi)藍新能源副總經理向晉指出，固液混合的半固態(tài)電池是當前市場的理想選擇。向晉認為，半固態(tài)電池有望在5年內實現規(guī)模量產。
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，還可以兼容當前工藝、材料、設備等。衛(wèi)藍新能源去年就已實現半固態(tài)電池量產和批量銷售。
在浙江鋒鋰新能源總經理許曉雄看來，固液混合的半固態(tài)電池可能是動力電池領域的終級路線。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。
中國電池產業(yè)研究院院長吳輝也表示，液態(tài)鋰離子電池能效和經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，但在市場應用方面，液態(tài)電池無疑是最具經濟性的選擇。
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需要面對的問題，一些瓶頸還有待解決。這些難題包括固態(tài)電解質材料的鋰離子電導率偏低、金屬鋰反復充放電的循環(huán)性問題、電解質可塑性差等。
“固態(tài)電池量產受制于諸多因素，包括材料能否批量供應、成本控制能否達到客戶接受水平等?！毕驎x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，不同方案有不同特長?，F在是動力電池技術百花齊放的時代，哪個技術率先突破都可能?！?
總之，固態(tài)電池雖然安全，但其在成本、規(guī)模量產、產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、更好地適應市場需求才是業(yè)界最應該考慮的問題。
據荷蘭市場分析公司FutureBridg預測，到2025年，固態(tài)電池的成本將與鋰離子電池相當。可以預見，在未來一段時間內，各方對于固態(tài)電池的布局仍將繼續(xù)，行業(yè)競爭將更加激烈。圖片
