編者按:目前液態(tài)鋰電池已面臨安全、續(xù)航難題,右液態(tài)鋰電池轉(zhuǎn)向固態(tài)電池的發(fā)展方向已經(jīng)明確,固態(tài)電池被公認(rèn)為是下一代高安全、高比能量鋰電池的關(guān)鍵技術(shù)。文本介紹了在聚合物領(lǐng)域、在氧化物領(lǐng)域、在硫化物領(lǐng)域布局的全球46家主要企業(yè)以及機(jī)構(gòu),詳細(xì)見正文。
曾經(jīng),基于液態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池被認(rèn)為是人類近50年來最偉大的發(fā)明之一。未來,依托固態(tài)電解質(zhì)的電池產(chǎn)業(yè)將不斷挑戰(zhàn)產(chǎn)業(yè)極限。
從技術(shù)層面來看,目前基于三元材料的液態(tài)鋰電池能量密度已經(jīng)接近極限300瓦時(shí)/公斤,難以繼續(xù)提升,也在面臨不斷凸顯的安全和續(xù)航難題。
我國發(fā)展鋰電池的產(chǎn)業(yè)路線圖明確提出到2020年、2025年、2030年的目標(biāo)分別為300瓦時(shí)/公斤、400瓦時(shí)/公斤、500瓦時(shí)/公斤,進(jìn)一步提升需要新的技術(shù)路徑。
固態(tài)電池已經(jīng)被公認(rèn)為是發(fā)展下一代高安全、高比能量的鋰(離子)電池的關(guān)鍵技術(shù)。
在產(chǎn)業(yè)層面,據(jù)中國科學(xué)院物理研究所副研究員吳凡介紹,目前全球布局固態(tài)電池的公司和機(jī)構(gòu)有46家,國內(nèi)外企業(yè)和資金主要圍繞三個(gè)路徑進(jìn)行布局,分別是:聚合物電解質(zhì)和無機(jī)電解質(zhì)的氧化物、硫化物,三者分別代表了這一技術(shù)的過去、現(xiàn)在和未來。
在聚合物領(lǐng)域布局的主要企業(yè)和機(jī)構(gòu)包括:博世/Seeo、Ionic Materials、Medtronic、Blue Solutions/Bollore等;
在氧化物領(lǐng)域布局的主要企業(yè)和機(jī)構(gòu)包括:衛(wèi)藍(lán)新能源、臺灣輝能、清陶能源、TDK、NGK Insulators、Fujitsu、Murata、Hitachi、Toshiba、Quantumscape、Dyson/Sakti3等;
在硫化物領(lǐng)域布局的主要企業(yè)和機(jī)構(gòu)包括:Toyota、Panasonic、出光興產(chǎn)、CATL、中科院物理所、衛(wèi)藍(lán)新能源、中科院寧波材料所、浙江鋒鋰、日立造船、LG化學(xué)、PolyPlus等。
盡管業(yè)界對鋰電池電解質(zhì)的固態(tài)化已經(jīng)明確,其未來前景也很美好,但要實(shí)現(xiàn)規(guī)模化商業(yè)開發(fā),仍然要面臨一定的挑戰(zhàn)。
作為新型鋰電池高性能體系,固態(tài)電池將面臨的挑戰(zhàn)來自科學(xué)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化兩個(gè)層面:一是如何構(gòu)建新體系,二是解決復(fù)合電極內(nèi)、電極/固態(tài)電解質(zhì)間的界面問題,三是復(fù)合電極的固化工藝技術(shù)以及電極/固態(tài)電解質(zhì)間的集成工藝技術(shù),四是裝備技術(shù)問題。
此外,盡管固態(tài)電池的安全性顯著改善,但仍然難以做到本質(zhì)安全,熱失控風(fēng)險(xiǎn)仍然存在,對相關(guān)問題要高度重視,比如聚合物電解質(zhì)和還原態(tài)氧化物固態(tài)電解質(zhì)可以燃燒,硫化物電解質(zhì)易被氧化,高倍率析鋰不可避免等。
從現(xiàn)實(shí)來看,固態(tài)電池將經(jīng)歷一個(gè)混合固液、準(zhǔn)固態(tài)到全固態(tài)的漸進(jìn)過程,有專家指出,這一歷程可能還要在十年左右。
但無論如何,固態(tài)電池的方向已經(jīng)明確,目前我國的清陶、鋒鋰、衛(wèi)藍(lán)等企業(yè)已經(jīng)確定清晰的產(chǎn)業(yè)方向和演進(jìn)路徑,在未來發(fā)展過程中也已具備在扎實(shí)可行的迭代方案。
由此看來,固態(tài)電池領(lǐng)域很可能會(huì)誕生新的細(xì)分行業(yè)龍頭,也值得期待。
原標(biāo)題:全球46家企業(yè)/機(jī)構(gòu)布局固態(tài)電池