科學(xué)家、大企業(yè)長期致力于尋求電池技術(shù)突破，在最新一期的刊物NatureEnergy中，三星高等研究院和三星日本研究所聯(lián)合發(fā)表了固態(tài)電池最新進(jìn)展。這種高性能且長效的全固態(tài)電池，相較于鋰離子電池，有著更高的能量密度，從而為更大的容量帶來可能性，且更安全。

據(jù)悉，銀碳化合層厚度僅5微米，卻將電池能量密度提至900Wh/L。原型電池的體積比同樣容量傳統(tǒng)鋰離子電池縮小50%。

此前全固態(tài)電池普遍使用鋰金屬做陽極，然而時間長了容易引發(fā)樹枝分叉效應(yīng)，影響壽命和安全性。此次，三星研究人員探索出了銀碳（Ag-C）納米化合陽極層，同樣實(shí)現(xiàn)了更大的容量、循環(huán)壽命以及安全性。

三星對全固態(tài)電池的預(yù)期是率先用于電動汽車領(lǐng)域，原型產(chǎn)品單次充電可達(dá)到800公里續(xù)航，循環(huán)次數(shù)高達(dá)1000次。

近年來，動力電池作為電動汽車的“心臟”一直備受關(guān)注。隨著電池技術(shù)的快速發(fā)展，當(dāng)前全球多家巨無霸車企對于固態(tài)電池都在投入重金競相研發(fā)。固態(tài)電池與傳統(tǒng)鋰電池相比具有更高的能量密度，同時擁有更大的功率和更長的使用時間，是下一代鋰電池發(fā)展的大趨勢。

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-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

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隨著全球知名企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)的研發(fā)布局，預(yù)計2030年全球固態(tài)電池需求有望接近500GWh。參考SNEresearch的動力電池出貨量預(yù)測，若固態(tài)電池能在2022年實(shí)現(xiàn)市場化并逐步提升滲透，到2025年固態(tài)電池在動力電池中的市場空間大約能達(dá)到60億元左右。

從早期的鉛酸電池，到豐田等日企主打的鎳氫電池，再到2008年特斯拉roaster使用的鋰離子電池，傳統(tǒng)液態(tài)鋰離子電池已統(tǒng)治動力電池市場十年。未來，能量與安全需求與傳統(tǒng)鋰電技術(shù)的矛盾將越來越凸顯。

再從Fisker宣稱開發(fā)充電1分鐘行駛500公里的固態(tài)電池，到寶馬已與SolidPower進(jìn)行合作開發(fā)下一代電動車用固態(tài)電池，再到豐田又宣稱將在2025年前實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池的實(shí)用化。作為下一代電池技術(shù)的代表，固態(tài)電池日益引發(fā)市場高度關(guān)注，引發(fā)全球范圍的企業(yè)進(jìn)行提前卡位。

全固態(tài)電池使用固體電極和固體電解質(zhì)體系。由于改善了液體電解質(zhì)可能引起起火的缺點(diǎn)，一度被認(rèn)為是次世代電池的解決方案。相比于傳統(tǒng)的鋰電池來講，由于固態(tài)電解質(zhì)取代了傳統(tǒng)鋰離子電池中可能燃爆的有機(jī)電解液，這樣解決了高能量密度和高安全性能兩大難題，在相同能量下用固態(tài)電解質(zhì)取代電解液的電池，更薄且體積更小。

與傳統(tǒng)鋰電池相比，全固態(tài)電池最突出的優(yōu)點(diǎn)是安全性。固態(tài)電池具有不可燃、耐高溫、無腐蝕、不揮發(fā)的特性，避免了傳統(tǒng)鋰離子電池中的電解液泄露、電極短路等現(xiàn)象，降低了電池組對于溫度的敏感性，根除安全隱患。

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許多問題很難在鋰離子電池現(xiàn)有技術(shù)的參數(shù)范圍內(nèi)得到解決：(1)安全性和可靠性；(2)能量密度；(3)運(yùn)行環(huán)境溫度；(4)充電速度。固態(tài)電池作為下一代很有前途的技術(shù)，很有可能解決這些問題，而且其性能的提高也很明顯。

電動汽車制造業(yè)是目前針對全固態(tài)電池投入研發(fā)最積極的領(lǐng)域，據(jù)悉現(xiàn)今的電池成本占整車制造成本的三至四成。因此電動車制造業(yè)開始通過對次世代電池的研發(fā)投入保確供應(yīng)鏈優(yōu)勢。根據(jù)預(yù)測若未來全固態(tài)電池商業(yè)化生產(chǎn)并整裝在電動車上，有望保護(hù)電動車在遭遇車禍時受到的物理沖擊。充電時間和耐用性等方面都遠(yuǎn)超鋰離子電池。

目前豐田掌握有關(guān)全固態(tài)電池的最先進(jìn)技術(shù)，業(yè)已投資1.5萬億日元建設(shè)全固態(tài)電池研究所，該研究所獲得了全球233項(xiàng)與固態(tài)電池相關(guān)的技術(shù)專利。據(jù)悉豐田計劃在2022年發(fā)布配備全固態(tài)電池的電動汽車。

而戴姆勒集團(tuán)也投入2億歐元在波蘭建廠開發(fā)全固態(tài)電池；德國大眾投資瑞典電池制造商N(yùn)orthbolt計9億歐元以鞏固全固態(tài)電池供應(yīng)鏈實(shí)力；雷諾、日產(chǎn)、三菱則組成產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，計劃在美國投資10億美元投向全固態(tài)電池企業(yè)IonicMaterials，并力爭在2025年發(fā)布配備全固態(tài)電池的電動車。

中國則是全球最大的電動車市場，目前正積極投入全固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化運(yùn)作。2018年由江蘇清陶發(fā)展上線的固態(tài)電池生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)了氧化物固態(tài)電解質(zhì)材料、功能型離子導(dǎo)體陶瓷復(fù)合隔膜等研發(fā)成果的產(chǎn)業(yè)化。青島清華新能源發(fā)展上線固態(tài)電池生產(chǎn)線，前期年產(chǎn)能達(dá)100兆瓦時。并計劃在2020年提升產(chǎn)能，至700兆瓦時，投資額計10億元人民幣。

在韓國本土，現(xiàn)代汽車以南陽研究所的次世代電池開發(fā)團(tuán)隊(duì)為中心開發(fā)全固態(tài)電池。但是包括現(xiàn)代汽車在內(nèi)的整車廠在全固態(tài)電池的技術(shù)積累上落后日本三到五年時間。引據(jù)韓國電子部品研究院（KETI）的技術(shù)官員說：“全固態(tài)電池的容量已經(jīng)達(dá)到傳統(tǒng)鋰離子電池的相似水平，但我們還必須突破電池使用壽命的技術(shù)瓶頸。”

目前全固態(tài)電池尚處在研發(fā)早期，研發(fā)方向主要包括聚合物、氧化物和硫化物三大固態(tài)電解質(zhì)的典型技術(shù)開發(fā)方向。三大體系各有優(yōu)勢，其中聚合物電解質(zhì)屬于有機(jī)電解質(zhì)，氧化物與硫化物屬于無機(jī)陶瓷電解質(zhì)。

其中，聚合物固態(tài)鋰金屬電池的開發(fā)主要以Bolloré、寧德時代和東北師大為代表；氧化物鋰金屬固態(tài)電池的開發(fā)主要以美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室，QuantumScape，Sakti3以及中科院等為代表；硫化物固態(tài)電池的開發(fā)主要以豐田、三星、本田以及寧德時代為代表，其中以豐田技術(shù)最為領(lǐng)先。

對于全固態(tài)鋰電池來說，當(dāng)前階段最大的需求來自于汽車產(chǎn)業(yè)，隨著新能源汽車的鋪開提上日程，各大車企紛紛布局全固態(tài)鋰電池，期待3-5年后開始全固態(tài)鋰電池的商業(yè)化生產(chǎn)。除此之外，消費(fèi)電子、智能家居和等領(lǐng)域也存在一定的全固態(tài)鋰電池需求。

全固態(tài)電池有望成為下一代商業(yè)化動力電池，募投項(xiàng)目中下一代電池研發(fā)方向包括氫燃料電池、鋰空氣電池和全固態(tài)電池，其中全固態(tài)電池最有望成為下一代商業(yè)化動力電池。