最近，大眾汽車集團宣布，它已向斯坦福大學(StanfordUniversity)開發(fā)固態(tài)電池的衍生公司QuantumScape追加投資2億美元，以加快固態(tài)電池技術的開發(fā)和商業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。不久前，新的汽車制造力量——何忠公司與陶青能源達成全面深入的合作，共同推進固態(tài)電池的研發(fā)和應用。

今年以來，國內(nèi)外企業(yè)在固態(tài)電池領域進行了頻繁的投資。然而，業(yè)內(nèi)人士認為，固態(tài)電池仍有許多問題有待解決，而仁中的產(chǎn)業(yè)化進程還有很長的路要走。

下一個競爭高地

在2018年投資1億美元后，大眾集團再次做出巨大努力。斯坦福大學的子公司QuantumScape成立于2010年，其試制的全固態(tài)電池安裝在汽車驅動系統(tǒng)上，已經(jīng)完成了運行測試實驗。大眾集團預測，如果使用全固態(tài)電池，其電動汽車模型“e-golf”的續(xù)航里程可以從現(xiàn)有的300公里增加到750公里。

固態(tài)電池技術是企業(yè)的下一個競爭高地。世界各地的許多汽車公司、動力電池公司和科研機構都致力于固態(tài)電池的研究。早在2017年，寶馬集團就與固體動力公司攜手開發(fā)固態(tài)電池；豐田是一家較早開發(fā)固態(tài)電池的汽車公司，預計將在2022年推出一款配備固態(tài)電池的車型；今年年初，戴姆勒宣布將與加拿大魁北克水電公司合作開發(fā)固態(tài)電池技術，一旦固態(tài)電池達到量產(chǎn)狀態(tài)，該技術將用于戴姆勒電動汽車。

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中國科學院院士高公開表示，日本自2017年以來投入了大量研發(fā)資金，并努力在全國范圍內(nèi)研發(fā)下一代固態(tài)電池。美國和歐洲也在全力發(fā)展。盡管中國電池行業(yè)在這一領域取得了暫時的優(yōu)勢，但國際競爭壓力巨大，有必要全面趕上固態(tài)電池等尖端技術。

在國內(nèi)，陶青能源、寧德時報和北京衛(wèi)蘭等公司處于研發(fā)的前沿。2019年初，新力——Skycar推出了首款配備固態(tài)電池的ME7原型機，并宣布將于2021年實現(xiàn)量產(chǎn)；近日，何忠公司與陶青能源達成全面深入的合作，共同推進固態(tài)電池的研發(fā)和應用。

何忠公司首席R&D官王克峰透露，何忠的第二輛量產(chǎn)車——納西烏將成為世界上第一輛配備固態(tài)電池的量產(chǎn)車。目前，雙方已進行了近兩年的聯(lián)合研發(fā)和測試，并計劃于10月份向工業(yè)和信息化部申報，年底前量產(chǎn)500臺。

隨時準備顛覆現(xiàn)有產(chǎn)品體系

企業(yè)之所以紛紛推出固態(tài)電池，是希望解決困擾動力電池行業(yè)的兩大難題，即——安全隱患和低能量密度。

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所謂的固態(tài)電池，顧名思義，是一種使用固體電解質的鋰電池。在工作原理上，全固態(tài)電池與傳統(tǒng)的鋰離子電池沒有什么不同。

傳統(tǒng)鋰電池由正極、負極、隔膜和電解液組成，電解液中含有易燃的有機溶劑，內(nèi)部短路時溫度突然升高，容易引起燃燒甚至爆炸。然而，固體電解質材料不可燃、無腐蝕性、不揮發(fā)，并且沒有泄漏問題。用固體電解質代替電解質安全性高。此外，全固態(tài)電池的能量密度預計將達到300-400瓦時/千克，甚至更高，因為鋰金屬被用作負極。業(yè)界普遍認為，全固態(tài)電池有望成為下一代電源的技術路線

華晶工業(yè)研究所認為，固態(tài)電池等新技術革命正準備顛覆現(xiàn)有的整個產(chǎn)品體系框架。隨著R&D和工業(yè)技術的不斷發(fā)展，未來幾年固態(tài)電池產(chǎn)品市場將迎來蓬勃發(fā)展的機遇。

多項技術難題待突破

“現(xiàn)在提到的固態(tài)電池是為了解決電動汽車的安全問題，添加了一部分固體電解質。它們大多是對現(xiàn)有鋰離子電池技術的改進，屬于半固態(tài)電池。”劉焱龍告訴記者，全固態(tài)鋰電池是一種使用固體電極材料和固體電解質材料的鋰電池，不含任何液體?！肮虘B(tài)電池”和“全固態(tài)電池”是有區(qū)別的，但仍有很長的路要走。

劉焱龍介紹說，全固態(tài)電池在電解液電導率、鋰金屬塑性和界面相容性方面還存在技術問題。例如，在與電極接觸時，液體電解質可以最大程度地與其接觸，但是難以完全配合在固體電解質和電極之間，并且電導率低于液體電解質的電導率；在頻繁的充放電過程中，各種材料的體積會發(fā)生膨脹和收縮，因此如何保證電極結構的穩(wěn)定性需要進一步研究。

考慮到全固態(tài)電池面臨的實際問題和業(yè)界對高安全性和高能量密度動力電池的迫切期望，半固態(tài)電池已成為目前的一種現(xiàn)實選擇。電池結構的設計正逐步從減少液體的使用轉向無液體的全固態(tài)電池。

劉焱龍承認，理論上全固態(tài)電池是動力電池的發(fā)展方向，但沒有全固態(tài)電池來檢驗其在整個生命周期中的競爭力?！叭虘B(tài)鋰電池能否真正解決鋰離子的本質安全問題，需要更廣泛、更深入的研究和數(shù)據(jù)積累?！痹谒磥?，只有當安全性、能量密度、循環(huán)壽命和成本接近甚至優(yōu)于現(xiàn)有的鋰離子電池時，全固態(tài)電池才能具備產(chǎn)業(yè)化的基礎。

在劉焱龍看來，全固態(tài)電池很難在短時間內(nèi)實現(xiàn)工業(yè)化，至少要到2030年左右?！氨仨毷紫戎圃烊虘B(tài)電池，首先應用于小電流的電子產(chǎn)品，然后逐步應用于大電流大倍率的電動汽車。