在我國動力鋰離子電池產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展、全球汽車電動化趨勢日益明顯的形勢下，全球固態(tài)電池公司如雨后春筍紛紛涌現(xiàn)，日本、美國、德國等國家科研機構(gòu)和眾多公司加快了全固態(tài)鋰離子電池的研發(fā)投入，多家世界著名汽車公司2017年相繼宣布，2020~2025年全固態(tài)鋰離子電池將量產(chǎn)上車。

全固態(tài)電池專利情況

1990年至今固態(tài)電池領(lǐng)域已經(jīng)公開的專利數(shù)目達(dá)到1926件，其中全固態(tài)電池領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)目達(dá)到871件，占比約45%。下圖是固態(tài)電池及全固態(tài)電池專利數(shù)目比較

從數(shù)量上來看，固態(tài)電池領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)目由2007年26件上升至2017年273件，上升超過10倍，同時全固態(tài)電池專利數(shù)目占比由零提升至近一半，尤其是近三年來，固態(tài)電池專利數(shù)每年都開始超過200件，說明固態(tài)電池尤其是全固態(tài)電池的研發(fā)越來越受到各方面的重視。

從地域上看，日本目前擁有固態(tài)電池專利916件，占比接近一半，領(lǐng)先優(yōu)勢較大。其次美國和我國分別擁有398件、362件，身位接近。韓國擁有100件位居第四。全固態(tài)電池方面，日本擁有專利657件，占比75%，領(lǐng)先優(yōu)勢更加明顯。我國、韓國分別擁有專利128件、37件;美國在全固態(tài)電池領(lǐng)域稍弱，僅擁有29件專利。其中日本和韓國的全固態(tài)電池專利的持有主體情況是以產(chǎn)業(yè)界為主導(dǎo)，而我國仍以科研機構(gòu)與高校為主導(dǎo)。

國內(nèi)外全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展

日本

豐田計劃在2020年代前半階段實現(xiàn)全固態(tài)電池的商業(yè)化應(yīng)用。其基礎(chǔ)的核心技術(shù)是實現(xiàn)了降低全固態(tài)電池的電芯內(nèi)阻的技術(shù)。豐田通過這項基礎(chǔ)技術(shù)，將全固態(tài)電池的體積功率密度提高到約2.5kW/L。與此同時，體積能量密度成功地提高到了高達(dá)約400wh/L，相當(dāng)于2010年左右的鋰離子電池(LIB)大約2倍的水平。雖然這一性能水平目前還無法達(dá)到時下最先進(jìn)的LIB電池同等水平，但是，根據(jù)豐田動力鋰電池生產(chǎn)技術(shù)開發(fā)部總監(jiān)巖瀨先生的說法，現(xiàn)階段豐田正在以超越LIB為提前的商業(yè)化量產(chǎn)為目標(biāo)持續(xù)推進(jìn)開發(fā)，該公司首先將利用上述降低內(nèi)阻技術(shù)為基礎(chǔ)，在2020年前半階段內(nèi)實現(xiàn)一定數(shù)量范圍內(nèi)的全固態(tài)電池實際應(yīng)用，之后將建立大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)的目標(biāo)。

豐田實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用的全固態(tài)電池基礎(chǔ)技術(shù)及對應(yīng)效果

此外，豐田、本田、日產(chǎn)、松下等23家汽車、電池和材料公司，以及京都大學(xué)、日本理化學(xué)研究所等15家學(xué)術(shù)機構(gòu)將共同參與研究，計劃到2022年全面掌握全固態(tài)電池相關(guān)技術(shù)。

韓國

為大幅降低動力鋰電池起火風(fēng)險，三星SDI提出了“全固態(tài)電池技術(shù)發(fā)展藍(lán)圖”。全固態(tài)電池因其電解質(zhì)是固體，能夠完全分離正極和負(fù)極，具有極高的安全性，將可大幅降低電池起火的可能性。同時，全固態(tài)電池一次充電行駛里程可能達(dá)700公里以上。三星SDI總經(jīng)理全永鉉(音譯)表示：“為了在未來電動汽車市場占有領(lǐng)先優(yōu)勢，我們將通過開發(fā)基于尖端技術(shù)的差異化產(chǎn)品來引領(lǐng)電動汽車的普及化，力爭擁有技術(shù)競爭主導(dǎo)權(quán)?！?/p>

德國

2018年十一月，德國總理默克爾將計劃撥發(fā)10億歐元用于支持德國的一家電池生產(chǎn)商，同時也將資助一家電池研發(fā)機構(gòu)，用于開發(fā)下一代的固態(tài)電池。其中，大眾和寶馬公司也在大力發(fā)展固體電池，可能從2024或2025年開始批量生產(chǎn)。

美國

美國主攻基于聚合物和氧化物固態(tài)電解質(zhì)的全固態(tài)鋰離子電池的研發(fā)路線，美國先進(jìn)電池聯(lián)合會(USABC)提出在2020年將電芯能量密度提高至350Wh/kg。一些初創(chuàng)的電池公司如Sakit3、SEEO、QuantumScape和SolidPower等紛紛宣布在高能量密度全固態(tài)鋰離子電池研發(fā)方面取得重大進(jìn)展。

我國

當(dāng)升科技，正在持續(xù)關(guān)注固態(tài)鋰電前沿技術(shù)信息，并已開展前瞻性開發(fā)工作，預(yù)計2025年以后固態(tài)鋰電可逐步實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

寧德時代，在聚合物固態(tài)鋰金屬電池和硫化物基固態(tài)電池方向分別開展了相關(guān)的研發(fā)工作并取得了初步進(jìn)展，其在固態(tài)電池上的思路是對正極材料做了保護(hù)，提高兼容的問題。

比亞迪，曾于2017年八月申請了一種全固態(tài)鋰離子電池正極復(fù)合材料及固態(tài)鋰離子電池發(fā)明專利，并在2018年一月表示正在積極推進(jìn)固態(tài)電池項目商用。

國軒高科，2018年三月對外表示，半固態(tài)電池技術(shù)已處于實驗室向中試轉(zhuǎn)換階段。

贛鋒鋰業(yè)，2018年三月表示，正在對固態(tài)電池進(jìn)行廣泛試驗工作，擬在2018年十二月建成第一代固態(tài)鋰離子電池生產(chǎn)線，在2019年十二月完成3億元固態(tài)鋰離子電池銷售，并推動第二代固態(tài)鋰離子電池技術(shù)成熟化，實現(xiàn)第三代固態(tài)鋰離子電池可研。

全固態(tài)電池有望成為下一代動力鋰電池的理想解決方案，各國之間的競爭也將更加激烈。但是具體到固態(tài)電解質(zhì)的電導(dǎo)率、電池倍率、電池制備效率、成本控制方面，全固態(tài)電池仍然有一段路要走，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化之后面對的工藝問題也不容小覷。