固態(tài)電池可兼顧長(zhǎng)續(xù)航和高安全，其技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化已被列入《新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》（征求意見(jiàn)稿）。在當(dāng)前全固態(tài)電池技術(shù)尚未突破的情況下，混合固液產(chǎn)品是務(wù)實(shí)選擇。近期國(guó)內(nèi)外諸多企業(yè)都在加速固態(tài)電池的量產(chǎn)步伐，但在產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中如何實(shí)現(xiàn)規(guī)模與成本間的平衡仍是一大考驗(yàn)。
（文丨本報(bào)記者 樊桐杰）
作為下一代動(dòng)力電池解決方案之一，固態(tài)電池一直被寄予厚望。不管是電池企業(yè)、傳統(tǒng)車(chē)企，還是造車(chē)新勢(shì)力，都在固態(tài)電池領(lǐng)域進(jìn)行了前瞻布局。
近日，豐田與松下宣布成立合資企業(yè)生產(chǎn)固態(tài)電池，戴姆勒牽手加拿大魁北克水電公司加速固態(tài)電池應(yīng)用，固態(tài)電池的量產(chǎn)節(jié)奏呈現(xiàn)日漸加快之勢(shì)。
長(zhǎng)續(xù)航VS高安全
固態(tài)電池一石二鳥(niǎo)
目前，新能源汽車(chē)對(duì)動(dòng)力電池的需求主要集中在長(zhǎng)續(xù)航、高安全兩個(gè)方面。
實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)續(xù)航，就要有較高的電池能量密度。據(jù)了解，現(xiàn)階段三元鋰電池電芯能量密度普遍在240-260Wh/Kg之間，高鎳三元鋰電池可以達(dá)到300Wh/Kg，但都已接近極限，難以繼續(xù)提升。
安全性方面，傳統(tǒng)鋰離子電池由正極、負(fù)極、隔膜和電解液組成，電解液易滲出，特別遇到正負(fù)極短路或者過(guò)充等，會(huì)導(dǎo)致溫度快速升高，繼而易引發(fā)電池燃燒、爆炸。隨著能量密度提高，三元鋰電池鎳含量不斷提升，用于穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的鈷和錳含量相應(yīng)降低，安全問(wèn)題將愈發(fā)凸顯。
如何兼顧長(zhǎng)續(xù)航和高安全？業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，固態(tài)電池技術(shù)能提供“兩全其美”的答案。顧名思義，固態(tài)電池就是使用固體電極和固體電解質(zhì)的電池。專(zhuān)家表示，固態(tài)電解質(zhì)具有不可燃、不腐蝕、不揮發(fā)、不漏液等優(yōu)勢(shì)，安全性能大大提升。另外，固態(tài)電池使用金屬鋰做負(fù)極，可匹配高電壓正極材料，進(jìn)一步提升能量密度。電池封裝也相對(duì)簡(jiǎn)單，能省掉電池包外殼、冷卻等系統(tǒng)，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)電池柔性化、異形化，根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)計(jì)不同形狀，靈活性更強(qiáng)。
事實(shí)上，全力研發(fā)固態(tài)電池已經(jīng)上升到國(guó)家戰(zhàn)略層面。2019年12月，工信部發(fā)布《新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》（征求意見(jiàn)稿），在“實(shí)施電池技術(shù)突破行動(dòng)”中，加快固態(tài)動(dòng)力電池技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化被列為“新能源汽車(chē)核心技術(shù)攻關(guān)工程”。
固態(tài)電池VS全固態(tài)電池
混合固液是務(wù)實(shí)選擇
中國(guó)科學(xué)院院士歐陽(yáng)明高曾公開(kāi)表示，基于各國(guó)動(dòng)力電池技術(shù)路線(xiàn)的比較，短期來(lái)看是液態(tài)電解液的鋰離子電池，發(fā)展高鎳三元正極和硅炭負(fù)極，中長(zhǎng)期將從液態(tài)電解質(zhì)逐步過(guò)渡到全固態(tài)電池。
“固態(tài)電池和全固態(tài)電池，雖然只有一字之差，卻很值得尋味?！标兾鲊?guó)際信托證券投資經(jīng)理張世超說(shuō)，固態(tài)電池用的不一定全都是固態(tài)電解質(zhì)，有可能是固態(tài)和液態(tài)混合的，不同廠(chǎng)商的混合比例不同。目前市面上常說(shuō)的固態(tài)電池嚴(yán)格意義上說(shuō)應(yīng)該是“準(zhǔn)固態(tài)電池”，多數(shù)是在現(xiàn)有鋰電池技術(shù)基礎(chǔ)上改進(jìn)而來(lái)。
記者進(jìn)一步了解到，全固態(tài)電池還有一些關(guān)鍵技術(shù)亟待突破，如固體電解質(zhì)材料電導(dǎo)率偏低，與電極材料的接觸面積小，造成內(nèi)阻較大，影響充電速度等。
浙江鋒鋰新能源科技有限公司相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，考慮到全固態(tài)電池量產(chǎn)面臨的現(xiàn)實(shí)困難及新能源汽車(chē)對(duì)高安全、高能量密度動(dòng)力電池的迫切需求，作為折中方案，國(guó)內(nèi)幾家初創(chuàng)企業(yè)將混合固液電解質(zhì)鋰電池作為短期目標(biāo)。從現(xiàn)有產(chǎn)品的測(cè)試數(shù)據(jù)看，其能量密度已達(dá)到目前三元鋰離子電池的量產(chǎn)水平，在倍率性能、循環(huán)性能等方面也有不錯(cuò)的表現(xiàn)，能夠通過(guò)包括針刺、擠壓、過(guò)充電、過(guò)放電、短路、加熱等在內(nèi)的各項(xiàng)安全檢測(cè)。
該負(fù)責(zé)人表示，相比于三元鋰離子電池，目前的混合固液產(chǎn)品能量密度有所提升，安全性可大幅提高，能夠滿(mǎn)足整車(chē)企業(yè)的需求，是全固態(tài)電池技術(shù)尚未突破情況下的務(wù)實(shí)選擇。
后起之秀VS汽車(chē)、鋰電巨頭
量產(chǎn)節(jié)奏日漸加快
“盡管技術(shù)路線(xiàn)多樣，但不可否認(rèn)的是，固態(tài)電池正蓬勃發(fā)展，量產(chǎn)節(jié)奏日漸加快。”張世超說(shuō)。
記者梳理發(fā)現(xiàn)，目前全球范圍內(nèi)有20多家企業(yè)都在致力于固態(tài)電池技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用，其中不少企業(yè)都宣布要量產(chǎn)固態(tài)電池，并制定了相應(yīng)的發(fā)展路線(xiàn)計(jì)劃。
一邊是后起之秀，國(guó)內(nèi)造車(chē)新勢(shì)力天際汽車(chē)、蔚來(lái)汽車(chē)、愛(ài)馳汽車(chē)相繼與輝能科技達(dá)成合作，天際汽車(chē)在2019年初就推出了首款搭載固態(tài)電池的ME7樣車(chē)，輝能科技則宣布將于2021年實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池量產(chǎn)。
一邊是新能源汽車(chē)、鋰電巨頭，豐田與松下成立的合資企業(yè)將從今年4月開(kāi)始運(yùn)營(yíng)，開(kāi)發(fā)生產(chǎn)固態(tài)電池；加拿大魁北克水電公司與戴姆勒公司一道開(kāi)發(fā)固態(tài)電池技術(shù)，一旦達(dá)到量產(chǎn)狀態(tài)，將在戴姆勒旗下的電動(dòng)汽車(chē)上使用；雷諾汽車(chē)表示，到2025年旗下電動(dòng)汽車(chē)可能會(huì)使用鈷含量為零的固態(tài)電池；國(guó)內(nèi)鋰電巨頭寧德時(shí)代則相對(duì)謹(jǐn)慎，認(rèn)為全固態(tài)電池至少要到2030年才能進(jìn)行大規(guī)模量產(chǎn)。
張世超指出，固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程面臨的一大考驗(yàn)還有價(jià)格，如何做到更接地氣，在規(guī)模和成本之間找到平衡點(diǎn)，繼而在多個(gè)場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，考驗(yàn)著每一位“參賽者”。
