鉅大LARGE | 點擊量：708次 | 2021年06月10日
動力電池革命即將來臨？固態電池離我們還有多遠？
我們所期待的動力電池技術革命，似乎馬上就要來了。目前來看，最靠譜的只有固態電池，但它依舊充滿了技術挑戰。
而在近日，豐田汽車公開表示，豐田即將于2021年正式亮相固態電池及相關技術；至于正式量產上市時間，目前尚未得到確認。其實豐田的固態電池是想在東京奧運會期間亮相，從而應用于奧運會期間的服務車輛，但由于疫情原因導致奧運會推遲一年，豐田也不得不將此計劃順延至2021年。
目前幾乎所有的純電動車型全部使用的都是液態鋰離子電池，盡管它們可以提供合理的續航里程和可接受的充電時間，但它們無法與固態電池所承諾的可能性相提并論。
01固態電池“你是誰？”
所謂的固態電池，最基本的區別從字面可以理解。固態電池電解質為固態，相當于鋰離子遷移的場所轉到了固態的電解質中。而傳統鋰電池采用的是液態電解質，是可以流動的。
目前可以確定的是，固態電池將會是下一代鋰電技術的頂點，只要將其攻破，動力電池的進步將是顛覆性的，而問題的核心就在于電解質。雖然在工作原理上，與傳統的鋰電池并無區別。但是仔細來看，差別又是巨大的，也正是這些“差別”讓固態電池的優勢變得十分突出。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
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%
很明顯，從化學性質上，固態肯定要比液態來的穩定，因此在安全性方面，固態電池具有不可燃、耐高溫、無腐蝕、不揮發的特性，如此一來，傳統鋰電池的安全問題直接就被解決了。
目前，傳統鋰電池的能量密度最高可以達到300-400Wh/kg，固態電池可提供的能量密度可以達到傳統鋰電池的兩倍左右。可見固態電池擁有更高的能量密度，足以解決新能源汽車的續航問題。
同時固態電池在重量方面的優勢也十分明顯，其對空間環境要求并沒有那么高。最重要的一點就是可以不必使用嵌鋰的石墨負極，通過直接使用金屬鋰來做負極，從而減輕負極材料的用量，加上簡化封裝、冷卻系統、縮小空間等方式都能減少電池重量。同時在使用壽命方面，固態電池在理想情況下，能夠達到45000次左右的循環次數。
02固態電池“難”在哪兒？
目前，固態電池存在的技術難點有三，一是固態電解質材料的鋰離子電導率偏低。
現在有三種固態電解質，分別為聚合物電解質、氧化物電解質、硫化物電解質。聚合物電解質需要在60度的溫度下才能正常工作。氧化物電解質的鋰離子電導率比液態的還要低很多。相對于氧化物，硫化物由于相對較軟，更容易加工，通過熱壓法可以制備全固態鋰電池，但還存在空氣敏感，容易氧化，遇水容易產生硫化氫等有害氣體的問題。
再有就是固跟固界面接觸性和穩定性差。液體跟固體結合是很容易的，但是固體和固體接觸性和穩定性就不是太好，這是固態電解質鋰電池很大的一個問題。最后就是制造成本偏高，固態電池制備工藝復雜，且固體電解質較貴，現階段固態動力電池的成本普遍偏高。
03賽道很寬，潛力巨大
目前為止，固態電池并沒有實現大面積的生產以及應用，一切都只是最初的試驗階段，沒有實行大規模的商業化，但是以現在的發展趨勢，固態電池的量產已經指日可待。
根據相關機構預測，全球固態鋰電池的需求量在2021年、2025年、2030年分別有望達到1.7GWh、44.2GWh、494.9GWh，2030年全球固態電池市場份額有望達到1500億元以上。目前，固態電池市場的競爭主要集中在歐美、日本、中國這三大區域。
日本方面，首當其沖的就是豐田了，而且在固態電池方面的研發起點相對比較早。早在08年就與伊利卡固態電池創業公司展開了合作。2019年，宣布與松下合作，而且是以合資公司的形式，深度綁定利益，畢竟松下電池是距離固態電池量產落地最近的供應商之一，豐田絕對不能讓它跑了。
最近豐田方面也希望成為全球首家量產搭載固態電池汽車的廠商，將于明年推出原型車，在2021-2030這個十年的初期開始面向市場銷售。據了解，汽車搭載以后充滿電只需要10分鐘，相比于傳統電動汽車縮減了至少三分之二。
與此同時，三菱、日產也在布局固態電池的相關產業。其中，日產汽車也計劃打造自己的固態電池汽車，希望在2028年前推出實車。
韓國方面，依舊是兩大企業LG化學和三星SDI。目前來看，LG電池事業分拆完成，LGEnergySolution（LG能源解決方案）正式成立。LG能源解決方案表示，將加速全固態電池和鋰硫電池等新一代電池技術的開發，制定戰略，實現可持續增長。
今年3月，三星稱，公司新研發的全固態電池能夠實現900Wh/L高能量密度，電池一次充電后可讓汽車行駛800公里。
歐美的話，以大眾集團支持的固態電池初創公司QuantumScape為主力，正在開發一種“無陽極”的固態電池。而這種全新的理念，完全區別于常規固態電池結構，不僅僅提高了能量密度，還降低了生產時的材料成本，簡化制造流程，且由于固態分離器的不可燃特性，即便是在高溫環境下依然具有非常好的安全性能。
國內來看，寧德時代、國軒高科、蜂巢等鋰電企業，以及比亞迪、蔚來、北汽集團、長城汽車等車企都有參與固態電池研究，其中最為“激進”的便是國軒高科。在今年9月國軒高科表達了公司在固態電池方面的布局，2022年開始進行固態電池技術的迭代升級，生產高安全固態電池，2025年將生產出能量密度超過400Wh/kg的全固態電池。
目前固態電池距離商業化還有一定距離，但未來隨著產業投入的逐漸加大，生產難點、成本等問題都將迎刃而解。而以目前固態電池的“硬”實力來說，取代液態鋰電池也只是時間問題。
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