衛(wèi)藍(lán)新能源車用固態(tài)鋰電池

假如鋰電池一直就用在電子產(chǎn)品上，人們應(yīng)該會(huì)對(duì)它感到滿意它足夠輕巧，又能攜帶足夠的電量。

但是隨著鋰電池用到了電動(dòng)汽車上，人們開(kāi)始對(duì)它挑剔起來(lái)，能量密度能不能再提高？壽命能不能更長(zhǎng)？尤其是：能不能更安全？

于是，人們想起了當(dāng)初的固態(tài)鋰金屬電池，并將它作為最有可能接替鋰電池的下一代電池技術(shù)。

在鋰電池的發(fā)展道路上，液態(tài)鋰電池和固態(tài)鋰金屬電池，可以說(shuō)是同根而生，各自發(fā)展。液態(tài)鋰電池成就巨大，應(yīng)用廣泛，固態(tài)鋰金屬電池則遲遲沒(méi)有突破充電難題。

過(guò)針刺 低溫防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

充電溫度：0~45℃
-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%

點(diǎn)擊詳情

但是，三十年河?xùn)|，三十年河西，固態(tài)鋰金屬電池，正在迎來(lái)?yè)尠鄪Z權(quán)的機(jī)會(huì)。不少動(dòng)力鋰電池公司、車企，都摩拳擦掌，試圖在這一次技術(shù)迭代中，搶得先機(jī)，顛覆現(xiàn)在有的格局。

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一次電池向二次電池的艱難一步

一切先從了解鋰元素開(kāi)始。

鋰元素的原子量是6.94，是金屬中最輕的。鋰元素的標(biāo)準(zhǔn)電極電位是-3.045V；在金屬中最低；此外，鋰元素的比容量也是金屬中最高，同時(shí)其電化學(xué)當(dāng)量最小。

以上四大特點(diǎn)，使鋰電池體系在理論上能獲得金屬電池中最大的能量密度，因此它順理成章地進(jìn)入了電池設(shè)計(jì)者的視野。

（1）鋰原電池（鋰一次電池）取得巨大成功

無(wú)人船智能鋰電池

IP67防水，充放電分口 安全可靠

標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備

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最早一批研究采用鋰金屬做電池的化學(xué)家可以追溯到1912年。

由于鋰的標(biāo)準(zhǔn)還原電位最低，他們先確定以鋰金屬作為負(fù)極的思路。

但是之后的40多年里，鋰金屬電池沒(méi)有獲得進(jìn)展。

正所謂成也蕭何敗蕭何，鋰太過(guò)活潑，就像個(gè)淘氣的小男孩兒，很難安靜的呆在那里，鋰幾乎能和任何物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，管理和利用難度非常大，如何做電池？

因此，化學(xué)家們的第一步是找到能降伏它的物質(zhì)。

曙光出現(xiàn)在1958年。

這一年，美國(guó)化學(xué)家威廉西德尼哈里斯發(fā)現(xiàn)，金屬鋰在熔鹽、液體SO2的非水解電解液中，以及加入鋰鹽的有機(jī)溶劑中的穩(wěn)定性很好。

這是鋰電池應(yīng)用史上的巨大突破。

電解液的方向基本確定后，就要尋找合適的正極材料：能夠和金屬鋰匹配的高容量材料。

科學(xué)家們?cè)诿鞯倪^(guò)程中發(fā)現(xiàn)了兩條路徑：一是具有層狀結(jié)構(gòu)的電極材料；二是二氧化錳為代表的過(guò)渡金屬氧化物。

過(guò)渡金屬氧化物率先獲得成功，日本三洋率先生產(chǎn)出鋰原電池，鋰電池終于從概念變成了商品。

1976年，鋰碘原電池出現(xiàn)。接著，許多用于醫(yī)藥領(lǐng)域的專用鋰電池應(yīng)運(yùn)而生，其中鋰銀釩氧化物電池最為暢銷，它占據(jù)植入式心臟設(shè)備用電池的大部分市場(chǎng)份額。

自此，鋰電池獲得了巨大成功。但是，它們還是一次電池，也就是不可以充電。

（2）鋰二次電池的挫敗

雖然鋰一次電池取得了巨大成功，但要想使鋰電池反應(yīng)變得可逆，做出可充電的電池（二次電池），并沒(méi)那么簡(jiǎn)單。

不過(guò)，在鋰一次電池被應(yīng)用到如手表、計(jì)算器以及可植入醫(yī)學(xué)儀器等領(lǐng)域時(shí)，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，無(wú)機(jī)物和堿金屬（鋰、鈉、鉀、銣、銫、鈁）反應(yīng)時(shí)，具備很好的可逆性這為電池可充電供應(yīng)了基礎(chǔ)。

如何實(shí)現(xiàn)可逆性便成為鋰二次電池的著手點(diǎn)。

可逆性源于材料的層狀結(jié)構(gòu)，也就是前文提到的另一條正極材料路徑。層狀結(jié)構(gòu)的材料的特點(diǎn)可以使微粒嵌入和脫出，而該宿主材料結(jié)構(gòu)不發(fā)生改變。假如這個(gè)反應(yīng)足夠穩(wěn)定，那么鋰二次電池的就算研發(fā)成功了。

簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是放電時(shí)鋰離子嵌入到宿主的晶格結(jié)構(gòu)中（還原+嵌入），其相反的過(guò)程（氧化+脫嵌）使體系回復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)。

鋰嵌入反應(yīng)示意圖

20世紀(jì)60年代，學(xué)術(shù)界對(duì)這種嵌入化合物理解還是模糊不清的，只了解它和硫（或氧）族化合物有關(guān)，具有電化學(xué)活性，在電化學(xué)反應(yīng)中的可逆性良好等。

沿著這一思路深入研究，1972年時(shí)，Exxson公司（經(jīng)營(yíng)石油天然氣等化工品，1999年和美孚合并成埃克森美孚）終于研發(fā)出第一塊商品化鋰金屬二次電池。

Exxon公司用TiS2正極、鋰金屬為負(fù)極，并采用電解液的電池體系。實(shí)驗(yàn)表明，Li/TiS2性能表現(xiàn)良好：和過(guò)量的鋰金屬負(fù)極搭配，TiS2的穩(wěn)定性允許它深度循環(huán)近1000次，每次循環(huán)損失低于0.05%。

從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)看，鋰二次電池似乎成功了。

此時(shí)人們還沒(méi)發(fā)現(xiàn)鋰的另一個(gè)隱患枝晶。

1985年，MoliEnergy的加拿大公司，推出了AA型的電池，用二硫化鉬作為正極，金屬鋰作為負(fù)極。當(dāng)時(shí)大哥大手機(jī)就是使用這種電池。然而，這種電池問(wèn)世不到半年，就發(fā)生了多起爆炸事故，被全球召回。盛極一時(shí)的Moli公司，從此一蹶不振，最終以被日本NEC公司收購(gòu)，草草離場(chǎng)。

后期充放電機(jī)理的研究表明，鋰枝晶的生成正是罪魁禍?zhǔn)祝鼤?huì)刺穿電池隔膜，連接正負(fù)極，形成短路，從而導(dǎo)致起火燃燒。

所謂鋰枝晶，可以簡(jiǎn)單理解為鋰電池在充電過(guò)程中鋰離子還原時(shí)形成的樹枝狀金屬鋰。

一方面，鋰枝晶生長(zhǎng)到一定程度會(huì)刺穿隔膜，導(dǎo)致內(nèi)部短路，從而導(dǎo)致起火等情況發(fā)生；另一方面，其假如發(fā)生折斷又會(huì)出現(xiàn)死鋰，影響電池容量。

但是鋰枝晶形成原因非常復(fù)雜：一種說(shuō)法是負(fù)極表面不平整，會(huì)給鋰枝晶的形成供應(yīng)場(chǎng)所和便利；還有一種說(shuō)法是負(fù)極嵌入的鋰含量超過(guò)其承受范圍，多余的鋰離子在負(fù)極表面沉積導(dǎo)致。

形成原因復(fù)雜，也就意味著難以控制，鋰枝晶成為鋰電池發(fā)展中最大的障礙。

鋰枝晶的影響

科學(xué)家們又進(jìn)行了多次的改良，但是都不奏效，自此鋰金屬二次電池研究停滯不前，采用液態(tài)電解質(zhì)的二次金屬鋰電池的探索宣告失敗。

此時(shí)，科學(xué)家們意識(shí)到要制造出鋰二次電池，必須采用顛覆性的方法，也是在此處，鋰電池的發(fā)展道路上出現(xiàn)了兩條跑道；一條跑道上要放棄鋰金屬負(fù)極的思路，采用相對(duì)安全的嵌入化合物代替鋰，誕生了鋰電池；而另一條跑道則是采用固態(tài)電解質(zhì)替換掉液態(tài)電解質(zhì)方法，目標(biāo)是繼續(xù)采用鋰金屬做負(fù)極。

第一條跑道上，出現(xiàn)了改變歷史的人物MichelArmand。他為鋰電池的誕生，做出了巨大貢獻(xiàn)。貝爾實(shí)驗(yàn)室和斯坦福大學(xué)的Armand團(tuán)隊(duì)同時(shí)都在研究嵌入化合物。1972年，在以離子在固體中快速遷移為論題的學(xué)術(shù)會(huì)議上，Steel和Armand等學(xué)者對(duì)嵌入機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，這奠定了電化學(xué)嵌入概念的理論基礎(chǔ)。

1980年，Armand又提出了搖椅電池概念，即通過(guò)鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來(lái)工作。在充放電過(guò)程中，Li+在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌：充電時(shí)，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài)；放電時(shí)則相反。

鋰電池的好處是負(fù)極中的鋰以作為離子被吸入碳材料中的狀態(tài)存在。因此，采用金屬鋰負(fù)極時(shí)出現(xiàn)的鋰枝晶情況大大改善，在安全性方面得到有效提升，率先進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。

目前鋰電池已成為消費(fèi)電子中不可或缺的零部件。

固態(tài)電池跑道上又發(fā)生了什么？

2

固態(tài)鋰電池起步

1978年固態(tài)電解質(zhì)第一次被重視。固態(tài)電池即將第一次登上歷史舞臺(tái)。

19世紀(jì)末期，Wafburg發(fā)現(xiàn)一些固態(tài)化合物為純離子導(dǎo)體，有希望作為承擔(dān)導(dǎo)電功能的電解質(zhì)材料。1978年，又是MichelArmand，首次將這種聚合物電解質(zhì)作為鋰電池電解質(zhì)研究。

當(dāng)時(shí)，固態(tài)聚合物電解質(zhì)首先引起鋰金屬二次電池研發(fā)者的興趣，因?yàn)楣虘B(tài)聚合物電解質(zhì)層可以做得很薄，電池可做成任意形狀而且防漏，并且可在一定程度上防止鋰枝晶的形成，改善電池的循環(huán)性能。

但在Armand最初提議之后的20年內(nèi)，固態(tài)聚合物電解質(zhì)沒(méi)有在鋰電池應(yīng)用上取得實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。離子導(dǎo)電率不高是其無(wú)法克服的障礙。沒(méi)有良好的離子導(dǎo)電率，研發(fā)者難以了解各種嵌入型電極材料和固態(tài)聚合物電解質(zhì)的電化學(xué)穩(wěn)定性如何，也無(wú)法得知固態(tài)聚合物電解質(zhì)在電池實(shí)際循環(huán)中的表現(xiàn)如何。

后來(lái)的研究指出，離子導(dǎo)電率不是讓固態(tài)聚合物電解質(zhì)止步不前的唯一原因。1994年，Armand發(fā)表了有關(guān)固態(tài)聚合物電解質(zhì)在鋰電池中的應(yīng)用前景評(píng)論，從電池設(shè)計(jì)到電池工程各個(gè)方面提出擔(dān)憂。例如相對(duì)液態(tài)電解質(zhì)，固態(tài)聚合物電解質(zhì)存在界面阻抗高、離子導(dǎo)電率低等問(wèn)題。

此外，固態(tài)聚合物電解質(zhì)在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)溫度的要求也十分高，要加熱系統(tǒng)加持，固態(tài)電池比能量的優(yōu)勢(shì)就被抵消。

其實(shí)除了固態(tài)聚合物電解質(zhì)，固態(tài)電池方面還有另外兩大技術(shù)路線，分別是氧化物和硫化物方向，這三者性能參數(shù)各有優(yōu)劣。

固態(tài)聚合物電解質(zhì)的問(wèn)題前面已經(jīng)說(shuō)過(guò)，這里重要來(lái)介紹下另兩種。

氧化物路線重要分為薄膜型和非薄膜型。薄膜型容量很小，只能滿足微型電池的使用，不適用于汽車；而非薄膜型的綜合性能表現(xiàn)優(yōu)異，且解決了生產(chǎn)問(wèn)題，已經(jīng)可以給手機(jī)電池使用，但是界面接觸差、電阻高，要應(yīng)用在新能源汽車上，還要一定的時(shí)間。

硫化物技術(shù)難度最高，但是潛力很大，類似于天賦異稟的運(yùn)動(dòng)員，但是對(duì)環(huán)境要求較高，氧氣太多不行，容易被氧化；遇到水也不行，容易出現(xiàn)有害氣體，讓人非常頭疼。一些公司至今還要人工在手套箱內(nèi)生產(chǎn)硫化物固態(tài)電池，要大規(guī)模量產(chǎn)，難度很大。

可以看到，固態(tài)電池的進(jìn)展已經(jīng)被鋰電池遠(yuǎn)遠(yuǎn)落在了身后。

但是龜兔賽跑的故事告訴我們，跑得慢的不一定就會(huì)輸。

當(dāng)液態(tài)鋰電池問(wèn)題暴露的時(shí)候，就是固態(tài)電池重回視線之時(shí)。

這一天似乎正在到來(lái)。

隨著能源、環(huán)境問(wèn)題的爆發(fā)，讓電動(dòng)汽車的發(fā)展迎來(lái)春天。而電動(dòng)汽車的發(fā)展使得液態(tài)鋰離子電解液安全性差的問(wèn)題暴露無(wú)遺。

3

液態(tài)鋰電池的安全隱患

鋰電池的問(wèn)題出在電解質(zhì)上：有機(jī)溶劑作為電解液，極易燃燒。

尤其在后續(xù)金屬氧化物被引入，作為鋰電池的正極后，有機(jī)溶劑的缺點(diǎn)就更加明顯。

雖然手機(jī)爆炸事件也時(shí)有發(fā)生，但是由于這類電子產(chǎn)品帶電量較小，很少引發(fā)較大的事故，其危害也基本可控，因此安全問(wèn)題并不突出。

但是當(dāng)鋰電池作為汽車動(dòng)力時(shí)，動(dòng)輒帶電幾十度，一旦發(fā)生燃燒爆炸，帶來(lái)的危險(xiǎn)便是致命的。

我國(guó)動(dòng)力鋰電池創(chuàng)新聯(lián)盟副秘書長(zhǎng)王子冬曾對(duì)此打過(guò)一個(gè)比方，動(dòng)力鋰電池就像是把火藥桶助燃劑和打火機(jī)關(guān)在一個(gè)小屋子，然后用一層保鮮膜隔開(kāi)。火藥桶說(shuō)的就是液態(tài)電解質(zhì)。

也就是說(shuō)，雖然目前電池公司對(duì)電芯、電池包做了一系列安全設(shè)計(jì)，但是可燃電解液的本質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)依然存在。

電解液易燃，不是唯一問(wèn)題，另一個(gè)問(wèn)題其是容易被氧化分解，限制了電池更高電壓的應(yīng)用；而且隨著公司不斷提升電池能量密度，隔膜就會(huì)做得越來(lái)越薄，鋰枝晶刺穿隔膜的風(fēng)險(xiǎn)也大大提升。

怎么辦？

思路之一就是替換掉電解液，也就是變成固體電解質(zhì)。

為何回到固態(tài)電池？一是固體電解質(zhì)可燃性差；二是，沒(méi)有液體電解質(zhì)，電壓平臺(tái)可以做高，有利于進(jìn)一步提升電池的比能量。三是，固態(tài)電解質(zhì)可以采用金屬鋰做負(fù)極，由于固態(tài)電解質(zhì)硬度較大，鋰枝晶相對(duì)更難刺透電解質(zhì)，因此可以在一定程度上抑制枝晶的生長(zhǎng)。四是，金屬鋰電池的比能量要明顯高于鋰電池，畢竟鋰電池是退而求次的產(chǎn)物。

因此，幾乎被人們遺忘的固態(tài)電池再次回到主賽場(chǎng)。

這次液態(tài)鋰電池似乎要并道固態(tài)電池路線了。

4

研發(fā)思路轉(zhuǎn)變

從目前的技術(shù)來(lái)看，要負(fù)極采用金屬鋰的難度還是很大：雖然是電解質(zhì)是固體，但是鋰枝晶的問(wèn)題還沒(méi)有徹底解決；固體接觸界面電阻仍然較大。

此外，鋰枝晶即使不能刺穿隔膜，也可能會(huì)折斷，從而導(dǎo)致死鋰情況發(fā)生，降低電池容量；而且金屬鋰循環(huán)過(guò)程中出現(xiàn)多孔，體積會(huì)無(wú)限制的膨脹，這些都是金屬鋰的應(yīng)用難題。

因此，現(xiàn)在很多公司就開(kāi)始改變思路。

例如很多電池公司不再打算走一步到位的路線，開(kāi)始從減少液態(tài)電解質(zhì)的占比著手進(jìn)行過(guò)渡。同時(shí)伴隨著電解質(zhì)的逐步固態(tài)化，負(fù)極也向富鋰、全鋰演化電池安全性和能量密度可以大幅提升。

例如北京衛(wèi)藍(lán)新能源科技有限公司，他們采用的思路是原位固態(tài)化。通俗一點(diǎn)說(shuō)就是把液體轉(zhuǎn)化成固體，比如說(shuō)先加入液體，加入液體之后就液體能夠跟顆粒很好的浸潤(rùn)包覆，然后再將液態(tài)轉(zhuǎn)化為固態(tài)，這樣也能做到原子尺度的結(jié)合，而不是宏觀的把它們（電極材料和固態(tài)電解質(zhì)）壓在一起解決。北京衛(wèi)藍(lán)新能源科技有限公司副總經(jīng)理向晉表示。

產(chǎn)品應(yīng)用方面，衛(wèi)藍(lán)新能源方面認(rèn)為，在2021年左右，他們的半固態(tài)電池會(huì)在樣車上進(jìn)行測(cè)試，2022年左右，半固態(tài)電池將開(kāi)始大批量出產(chǎn)。

輝能科技股份有限公司則是通過(guò)膠態(tài)的電解質(zhì)進(jìn)行過(guò)渡，目前膠態(tài)電解質(zhì)在電芯中的體積占比小于10%，質(zhì)量占比小于4%。

根據(jù)輝能的規(guī)劃，全固態(tài)而且是鋰金屬電池的量產(chǎn)計(jì)劃，將在2023年進(jìn)行試產(chǎn)，2024年量產(chǎn)。

此外，贛鋒鋰業(yè)和國(guó)軒高科等電池公司也是從減少液體電解質(zhì)占比開(kāi)始做起。

不過(guò)，鋰電池中只要含有液態(tài)電解質(zhì)，易燃和枝晶刺穿問(wèn)題就會(huì)存在，鋰金屬就不能被采用。

但是，充分利用鋰金屬負(fù)極的優(yōu)勢(shì)，還是要實(shí)現(xiàn)全固態(tài)，界面電阻問(wèn)題、枝晶問(wèn)題，怎么解決？

這一點(diǎn)是各家公司的核心機(jī)密。我們只能從一些專利等信息去獲知大家的解決方法。

《電動(dòng)汽車觀察》在翻閱各公司專利時(shí)發(fā)現(xiàn)，在解決固固界面問(wèn)題方面，大概有幾種方式：一是工藝層面改進(jìn)，采用類似于熱壓的方式，使界面結(jié)合更加緊密，來(lái)減小固體間的間隙，例如清陶、中科院物理所、浙江鋒鋰等；二是材料層面改進(jìn)，選擇電極和電解質(zhì)相容較好的材料來(lái)降低界面電阻，例如衛(wèi)藍(lán)的原位固態(tài)法等；三是新增電極和電解質(zhì)接觸面，在正極和負(fù)極上設(shè)置若干凹槽，以增大活性物質(zhì)和固態(tài)電解質(zhì)的接觸面積，從而增大鋰離子脫嵌速率，例如國(guó)軒高科、盟固利等。

此外，浙江鋒鋰和我國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十八研究所還提出了一體化成型的技術(shù)，來(lái)解決界面問(wèn)題。

關(guān)于抑制鋰枝晶生長(zhǎng)方面，一是采用表面涂層，例如蜂巢能源；二是，在金屬鋰負(fù)極一側(cè)的電解質(zhì)采用陶瓷等方式，例如中科院化學(xué)所；三是，對(duì)電池材料進(jìn)行改性，在材料中加入銅氮化物，抑制鋰枝晶生長(zhǎng)，例如衛(wèi)藍(lán)等。

當(dāng)然這些都屬于改善方式，而不能從根本上解決界面及鋰枝晶的問(wèn)題。

而且，這些思路大多還在研發(fā)階段，尚未在商業(yè)化中取得驗(yàn)證。

5

國(guó)外發(fā)展激進(jìn)，且多元

國(guó)外在固態(tài)電池方面，起步比較早，路線比較多，做法也更加激進(jìn)一些，有全力拼全固態(tài)電池的，甚至還有公司已經(jīng)將全固態(tài)電池搭載到電動(dòng)汽車上。

（1）一步到位全固態(tài)

博洛雷集團(tuán)（Bolloré）在巴黎汽車共享服務(wù)項(xiàng)目Autolib中投放的就是全固態(tài)電池車輛。

2011年，法國(guó)博洛雷集團(tuán)就開(kāi)始嘗試固態(tài)電池在電動(dòng)汽車領(lǐng)域的商業(yè)化，其自主研發(fā)的電動(dòng)汽車Bluecar搭載了子公司Batscap生產(chǎn)的30kWh金屬鋰聚合物電池，續(xù)航為120km。Bluecar投放在巴黎汽車共享服務(wù)項(xiàng)目Autolib中大約有2900輛，這也是國(guó)際上第一個(gè)采用全固態(tài)鋰電池的電動(dòng)汽車案例。

該全固態(tài)電池采用的就是前文提到的聚合物體系，對(duì)溫度有要求，要在80度下工作，也就是說(shuō)電池包要額外的加熱系統(tǒng)，因此整體能量密度僅100Wh/kg，和液態(tài)電解質(zhì)電池相比，并無(wú)優(yōu)勢(shì)可言。

韓國(guó)方面，是三星技術(shù)研究院（SAIT）和日本三星研究院（SRJ）推出了下一代固態(tài)電池技術(shù)，除了全固態(tài)的電解質(zhì)，特別之處還在于采用銀碳（Ag-C）復(fù)合層作為負(fù)極。

該材料的厚度僅為5μm（微米），使研究小組可以減小負(fù)極厚度，并將電池能量密度提高到900Wh/L，體積比傳統(tǒng)的鋰電池小50％，單次充電可達(dá)800公里續(xù)航，循環(huán)次數(shù)高達(dá)1000次。不過(guò)，如此小的碳粒子，量產(chǎn)難度也很大，據(jù)了解目前尚未解決量產(chǎn)難題。

博洛雷、三星、日本NGK、TDK、FDK、Murata、日立造船、美國(guó)Solidpower、Sakit3和Seeo等公司，都是全力攻克全固態(tài)電池的典型公司。

（2）固液混合漸進(jìn)式

走過(guò)渡路線，從減少電解質(zhì)開(kāi)始的典型公司有QuantumScape和豐田等。

QuantumScape成立于2011年，已兩次被大眾注資：2018年大眾汽車注資1億美元成為其最大股東；今年再次追加2億美元。大眾的目標(biāo)是到2025年建立固態(tài)電池量出現(xiàn)產(chǎn)線。

日本方面，豐田采用硫化物體系，其對(duì)環(huán)境的要求特別高，電池必須在超干燥的環(huán)境中生產(chǎn)。

目前豐田的固態(tài)電池是在手套箱中制造的，工人們通過(guò)緊密嵌在盒子上的橡膠手套將手伸入箱子里面來(lái)組裝。因此，這種固態(tài)電池的生產(chǎn)過(guò)程緩慢，無(wú)法進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。

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目前來(lái)看，大部分固態(tài)電池公司仍然處于研發(fā)階段，已經(jīng)推出的固態(tài)電池因?yàn)楦黜?xiàng)指標(biāo)表現(xiàn)尚有欠缺，和液態(tài)電池相比優(yōu)勢(shì)不足。固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化仍需時(shí)間。

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車企對(duì)固態(tài)電池態(tài)度各異

幾乎所有有實(shí)力的電池公司都在研發(fā)固態(tài)電池，初創(chuàng)固態(tài)電池公司則是孤注一擲。關(guān)于這一技術(shù)路線，國(guó)內(nèi)車企的態(tài)度又是怎么樣的呢？

《電動(dòng)汽車觀察家》了解發(fā)現(xiàn)，車企對(duì)固態(tài)電池的興趣體現(xiàn)在兩方面，一是合作開(kāi)發(fā)積極性大；二是投資熱情高。

例如云度新能源CTO傅振興就對(duì)固態(tài)電池的應(yīng)用前景非常看好。他認(rèn)為，假如固態(tài)電池能夠做好，對(duì)現(xiàn)有電池技術(shù)將是革命性的變革。目前純電動(dòng)汽車輛續(xù)駛里程大概在300~600公里之間。假如固態(tài)電池包能量密度能夠到500-600Wh/kg的話，電池包的總能量都會(huì)加倍，就可以就少用電池，電池包的成本也就可以下降了。

當(dāng)然有些主機(jī)廠提前布局，則是希望重新奪回話語(yǔ)權(quán)；也有公司對(duì)固態(tài)電池的短時(shí)間內(nèi)的發(fā)展存在顧慮，在未有完善的產(chǎn)品前，仍以觀望為主。

（1）注資占位型

最早投資固態(tài)電池的應(yīng)該是豐田，其在2008年就和固態(tài)電池創(chuàng)企伊利卡（Ilika）展開(kāi)了合作。

此后，比亞迪、本田、日產(chǎn)、現(xiàn)代、寶馬等公司相繼投資固態(tài)電池。其中比亞迪本身是車企和電池公司，也較早開(kāi)始研發(fā)固態(tài)電池。

大眾兩次共3億美金投資QuantumScape，押注固態(tài)電池的決心可見(jiàn)一斑。

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國(guó)內(nèi)方面，有新聞報(bào)道的投資固態(tài)電池公司的有一汽、北汽和上汽。

某業(yè)內(nèi)人士在分析此類現(xiàn)象時(shí)對(duì)《電動(dòng)汽車觀察家》表示，車企對(duì)固態(tài)電池公司投資熱情大，一是看好這一技術(shù)的前景，二是防止重蹈液態(tài)電池的覆轍，防止再有一家獨(dú)大的電池公司，削弱車企話語(yǔ)權(quán)。用該人士的話說(shuō)，這次車企要提前進(jìn)場(chǎng)。

（2）積極合作型

當(dāng)然不是所有車企都有實(shí)力能夠投資電池公司，但是他們可以提前合作。

2019年，天際、蔚來(lái)以及愛(ài)馳，以及尚未公開(kāi)報(bào)道的一汽等公司，也先后和輝能科技展開(kāi)合作，共同研發(fā)固態(tài)電池。

今年六月份，合眾新能源和清陶（昆山）能源發(fā)展有限公司達(dá)成全面深度合作，共同推進(jìn)固態(tài)電池的研發(fā)和應(yīng)用。雙方已經(jīng)對(duì)新款哪吒U進(jìn)行了近兩年的聯(lián)合研發(fā)和測(cè)試，并計(jì)劃十月份申報(bào)工信部通告，年底前量產(chǎn)500臺(tái)。

七月份時(shí)，北汽新能源搭載清陶的固態(tài)電池系統(tǒng)的純電動(dòng)樣車也完成調(diào)試，成功下線。

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傳統(tǒng)車企中也有先行敢試的公司，例如某傳統(tǒng)車企旗下的新能源車企他們也在推進(jìn)固態(tài)電池的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。

該車企總經(jīng)理張先生對(duì)《電動(dòng)汽車觀察家》表示，他考慮的是如何做才能不掉隊(duì)，而且最大程度上規(guī)避新技術(shù)帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。

張先生的觀點(diǎn)是不要跨越式發(fā)展，一步一步來(lái)，從半固態(tài)到準(zhǔn)固態(tài)再到全固態(tài)。第一步是否能把電動(dòng)汽車的起火風(fēng)險(xiǎn)降低100倍，比如說(shuō)原來(lái)的1000PPm（partspermillion，百萬(wàn)分比）或者100PPm，降到1ppm，同時(shí)不會(huì)給客戶新增額外的負(fù)擔(dān)。

張先生坦言，對(duì)和全固態(tài)電池的應(yīng)用，他認(rèn)為不會(huì)很早，從現(xiàn)在來(lái)看還有3個(gè)臺(tái)階要爬，先是半固態(tài)電池，然后是準(zhǔn)固態(tài)電池，再到全固態(tài)。1個(gè)臺(tái)階5年的話，這還要20年的路要走。

規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)也是云度考慮的問(wèn)題，云度新能源CTO傅振興表示，他們和領(lǐng)先的固態(tài)電池廠商展開(kāi)密切合作，要卡在固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化前夜，用在車上。

（3）謹(jǐn)慎觀望型

有積極合作的，當(dāng)然也有相對(duì)謹(jǐn)慎的公司，他們共同特點(diǎn)是不見(jiàn)兔子不撒鷹，沒(méi)看到電池公司推出成熟的產(chǎn)品前，暫時(shí)不會(huì)開(kāi)發(fā)固態(tài)電池車型。

某國(guó)有主機(jī)廠副總工程師韓先生認(rèn)為，目前電芯公司還沒(méi)有一個(gè)完善的產(chǎn)品出來(lái)，市場(chǎng)化的時(shí)間還不能確定，之前說(shuō)是2025年，現(xiàn)在看也有可能2030年。

在韓先生看來(lái)，沒(méi)有產(chǎn)品就不能做可行性和經(jīng)濟(jì)效益分析，能不能成本、性能兼顧還是問(wèn)題。

隨著液態(tài)電池技術(shù)的進(jìn)步，換電、電池回收能夠?qū)_液態(tài)電池現(xiàn)在存在的一些問(wèn)題。

在采訪中也有公司相關(guān)負(fù)責(zé)人態(tài)度比較謹(jǐn)慎，認(rèn)為全固態(tài)電池才有意義，半固態(tài)電池只是一個(gè)過(guò)渡的產(chǎn)品，各方面性能并沒(méi)有好很多少。車企率先采用固態(tài)電池，是為了新增公司關(guān)注度，實(shí)際意義不大。

在該負(fù)責(zé)人看來(lái)，早期投入固態(tài)電池車輛的開(kāi)發(fā)，性價(jià)比并不高。整車的研發(fā)要投入很多的資本、時(shí)間還有資源，假如都押寶固態(tài)電池上，一旦固態(tài)電池沒(méi)有準(zhǔn)備好，就很麻煩。

假如有足夠的數(shù)據(jù)，例如環(huán)境、耐久、震動(dòng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，只剩下開(kāi)模、生產(chǎn)線建設(shè)等問(wèn)題，我們說(shuō)不定會(huì)冒這個(gè)險(xiǎn)去使用它。但是假如不到那個(gè)狀態(tài)的話，我基本上不敢用。

無(wú)論如何，固態(tài)電池是被學(xué)界和業(yè)界同時(shí)認(rèn)定的下一代動(dòng)力鋰電池的主流路線，固態(tài)電池初創(chuàng)公司、國(guó)內(nèi)外車企都在重金投注，公司間的卡位賽已經(jīng)展開(kāi)。在科研和資本的重度投入下，產(chǎn)業(yè)化似乎也并不遙遠(yuǎn)。

鋰電池的發(fā)展，困難重重，中間歷經(jīng)波折，在鋰電池階段出現(xiàn)了大繁榮。但鋰電池發(fā)展的下一段路程還是要回到金屬鋰電池的路線，來(lái)到固態(tài)電池的跑道。而相比上一次，這次人類很有機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)它。

參考資料：

鋰電池發(fā)展簡(jiǎn)史，黃彥瑜

光大證券動(dòng)力鋰電池成本系列報(bào)告之三：固態(tài)電池：搶占下一代鋰電技術(shù)制高點(diǎn)