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編者按：傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池非電池技術(shù)終點(diǎn)，固態(tài)電池是必經(jīng)之路。目前，多加企業(yè)發(fā)布固態(tài)鋰電池研發(fā)技術(shù)，但是想要量產(chǎn)還為時(shí)過早。主要原因在于鋰電池?zé)o論使用哪種體系都無法回避電導(dǎo)率這一評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。低倍率和高阻抗是固態(tài)鋰電池商業(yè)化量產(chǎn)道路上的最大障礙。

固態(tài)電池有商業(yè)化的前景，但商業(yè)化3年內(nèi)還看不到，想全面大批量投入生產(chǎn)和應(yīng)用，還需要很長(zhǎng)的一段時(shí)間。

傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池不會(huì)是動(dòng)力電池的技術(shù)終點(diǎn)、固態(tài)電池是后鋰電時(shí)代的必經(jīng)之路早已是行業(yè)共識(shí)。日本新能源產(chǎn)業(yè)的技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)——NEDO更是早在2008年就發(fā)布了電池研發(fā)路線圖，固態(tài)電池作為發(fā)展方向赫然在目。


固態(tài)電池究竟什么時(shí)候能量產(chǎn)，關(guān)系著新能源汽車何時(shí)才能真正意義上進(jìn)入市場(chǎng)，因此固態(tài)電池發(fā)展的一舉一動(dòng)始終牽動(dòng)著行業(yè)神經(jīng)。

“煙霧彈”密布

6月24日，萬向A123公司和材料公司Ionic Materials正式對(duì)外宣布，全固態(tài)電池研發(fā)取得里程碑式進(jìn)展，并稱“這種獨(dú)特的方法使得全固態(tài)電池有望在2022年推向市場(chǎng)”。

8月28日，贛鋒鋰業(yè)發(fā)布2019年半年度報(bào)告，表示第一代固態(tài)鋰電池研制品已通過多項(xiàng)第三方安全測(cè)試和多家客戶送樣測(cè)試，公司投資建設(shè)的年產(chǎn)億瓦時(shí)級(jí)第一代固態(tài)鋰電池研發(fā)中試生產(chǎn)線，計(jì)劃于2019年下半年建成投產(chǎn)。

這樣的描述，許多媒體將其解讀為量產(chǎn)在即。但事實(shí)上，在萬向的這篇新聞稿里并沒有提到關(guān)于“量產(chǎn)”的字眼，在向萬向方面求證時(shí)，對(duì)方僅表示這是萬向北美方面的項(xiàng)目，是否有具體產(chǎn)品并不清楚。而贛鋒鋰業(yè)方面，則能看到“中試生產(chǎn)線”這樣的描述，說明這僅僅是中試產(chǎn)品，并不是真正意義上的量產(chǎn)產(chǎn)品。業(yè)內(nèi)人士指出，電池從中試線到真正的量產(chǎn)，至少需要3年時(shí)間，而且還伴隨著失敗的風(fēng)險(xiǎn)。

過去五年來，關(guān)于固態(tài)電池技術(shù)突破的消息不絕于耳，但最終幾乎所有的結(jié)果都停留在試驗(yàn)室階段，關(guān)于量產(chǎn)商業(yè)化卻始終沒有明確答案。

對(duì)于這些經(jīng)常出現(xiàn)的“煙霧彈”，一位業(yè)內(nèi)人士告訴第一電動(dòng)，“不過是資本游戲罷了。”

那么究竟固態(tài)電池目前進(jìn)展如何，距離量產(chǎn)到底還有多遠(yuǎn)呢？

固態(tài)電池的技術(shù)困境

目前固體電解質(zhì)根據(jù)材料不同，分為聚合物、氧化物和硫化物三種體系，但無論哪種體系都無法回避電導(dǎo)率這一評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

電導(dǎo)率是用來描述物質(zhì)中電荷流動(dòng)難易程度的參數(shù)。電池中，電解質(zhì)的功能在于電池充放電過程中為鋰離子在正負(fù)極之間搭建傳輸通道以實(shí)現(xiàn)電池內(nèi)部電流的導(dǎo)通，決定鋰離子運(yùn)輸順暢情況的指標(biāo)被稱為離子電導(dǎo)率。



根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，硫化物體系電導(dǎo)率最高，意味著該體系有最好的導(dǎo)鋰能力，但傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)的室溫離子電導(dǎo)率為S/cm左右，比任意固態(tài)電解質(zhì)類型的離子電導(dǎo)率都要高。

除了低倍率，高阻抗也是固態(tài)電池在量產(chǎn)路上的一大攔路虎。

傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)與正、負(fù)極的接觸方式為液態(tài)與固態(tài)接觸，界面潤(rùn)濕性良好，界面間不會(huì)產(chǎn)生大的阻抗，而固態(tài)電解質(zhì)與正負(fù)極之間以固態(tài)與固態(tài)界面的方式接觸，接觸面積小，與極片的接觸緊密性較差，界面阻抗較高?，F(xiàn)階段的大部分固態(tài)電池企業(yè)的產(chǎn)品仍需添加少量液態(tài)電解液以緩解電極界面問題、增加電導(dǎo)率，因此隔膜仍然存在與電池中以用來阻隔正負(fù)極，避免電池短路。

低離子電導(dǎo)率與高界面阻抗導(dǎo)致了固態(tài)電池的高內(nèi)阻，直接影響固態(tài)電池的能量密度與功率密度，使其難以達(dá)到理論數(shù)值。

三種體系的量產(chǎn)之路

法國(guó)Bollore公司算得上真正在電動(dòng)車上實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池商用化的企業(yè)，它選擇的是聚合物電池體系。早在2011年底，Bolloré就開始利用自主開發(fā)的電動(dòng)汽車“Bluecar”和電動(dòng)巴士“Bluebus”在法國(guó)巴黎及其郊外提供汽車共享服務(wù)“Autolib”，幾年來已累計(jì)投入了約3000輛搭載30kWh固態(tài)聚合物電池+雙電層電容器為動(dòng)力系統(tǒng)的電動(dòng)車。但由于工作溫度范圍的限制、加熱器的存在導(dǎo)致能耗增加以及安全性等問題，該產(chǎn)品雖然給市場(chǎng)提供了參考與指導(dǎo)，但并不具備商業(yè)價(jià)值。

雖然該體系技術(shù)相對(duì)成熟，成本低廉，是當(dāng)前量產(chǎn)能力最強(qiáng)固態(tài)電池，但在室溫下過低的離子電導(dǎo)率以及低容量正極使其能量密度能達(dá)到的上限值較低，因此在車規(guī)級(jí)動(dòng)力電池層面上幾乎沒有商用化可能。

而擁有能與液態(tài)電解質(zhì)相媲美的離子電導(dǎo)率的硫化物體系，是最有希望應(yīng)用于車輛領(lǐng)域的固態(tài)電池體系。這個(gè)賽道上都是一些耳熟能詳?shù)拇笸婕?，其中以豐田的技術(shù)最為領(lǐng)先。


擁有最大的開發(fā)潛力，卻也伴隨著最大的開發(fā)難度，生產(chǎn)環(huán)境限制、安全問題以及界面問題是其最大阻礙，也是未來需要解決的重點(diǎn)。如此看來，量產(chǎn)商業(yè)化的腳步依然不會(huì)太快，就連豐田動(dòng)力總成部門的總經(jīng)理Shinzuo Abe在接受沃德汽車專訪談及豐田未來戰(zhàn)略時(shí)也提到，豐田期望在2020年以后能制造出固態(tài)電池，但若要實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池的量產(chǎn)，還需要等到2030年以后。


作為國(guó)內(nèi)動(dòng)力行業(yè)的頭部企業(yè)，寧德時(shí)代也表示會(huì)持續(xù)關(guān)注固態(tài)電池領(lǐng)域進(jìn)展，并跟進(jìn)相關(guān)技術(shù)動(dòng)態(tài)，但從目前技術(shù)進(jìn)展看，固態(tài)電池距離商業(yè)化仍有較長(zhǎng)距離。

最后來看看氧化物體系，它主要分為薄膜型與非薄膜型兩大類，非薄膜型產(chǎn)品憑借較高導(dǎo)電率、相對(duì)低的生產(chǎn)成本以及相對(duì)平衡的各項(xiàng)指標(biāo)，已成為中國(guó)企業(yè)重點(diǎn)開發(fā)的方向，臺(tái)灣輝能與江蘇清陶都是此賽道的知名玩家。


輝能早在2014年變與手機(jī)廠商HTC合作生產(chǎn)了一款能給手機(jī)充電的手機(jī)保護(hù)皮套，采用了固態(tài)電池電源，同時(shí)，其產(chǎn)品在可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域也有應(yīng)用。今年更是分別與天際和蔚來達(dá)成合作協(xié)議，有人猜測(cè)，這兩家車企的某一家或許會(huì)成為首家裝載固態(tài)電池的整車企業(yè)。

但許多業(yè)內(nèi)人士對(duì)此也有不同觀點(diǎn)，某車企電池部門經(jīng)理告訴第一電動(dòng)，“固態(tài)電池的量產(chǎn)商業(yè)化不可能這么快?，F(xiàn)在某些企業(yè)可能具備量產(chǎn)的技術(shù)條件，但能否滿足車規(guī)級(jí)要求，成本方面用戶是否愿意買單，都不好說。沒有市場(chǎng)的量產(chǎn)，就變成了曲高和寡，沒有意義。”

另一位投資界人士也表示，“固態(tài)電池有商業(yè)化的前景，但商業(yè)化3年內(nèi)還看不到，想全面大批量投入生產(chǎn)和應(yīng)用，還需要很長(zhǎng)的一段時(shí)間。” 

原標(biāo)題：固態(tài)電池即將商業(yè)化？還早著呢