循环性能高达45000次！固态电池离冲锋上阵还有多久？

锂离子电池存在着热失控的危险，对大规划储能技能来说这是巨大的应战。且从能量密度上讲，大规划提升也存在很大困难。科学家和企业家们从另一个角度下手，于是，固态电池开端应运而生。

技能优势体现安在？

现在固态电池是在锂离子电池技能基础上开展起来的，所以固态电池还有另一个称号“固态锂金属电池”。到达才能密度高这一要求，中心的原因是不再运用嵌锂的石墨负极，而是直接运用金属锂来做负极，从而容纳更大的电量。能到达安全要求是由于电解质是固态。传统的液态锂电池又被科学家们形象地称为“摇椅式电池”，而锂离子就像优异的运动员，在摇椅的两头来回奔驰，在锂离子从正极到负极再到正极的运动进程中，完结电池的充放电进程。而固体电解质不具有胀大收缩，也不流动，相对来说就安全得多。

江苏新动力轿车行业开展研究院研究员厉建平曾这样介绍固态电池的长处：一是更安全，固态电解质不存在电解液漏液问题，不会在高温下产生副反应，不会因漏气而产生焚烧。二是能量密度高，全固态电解质电池可以直接运用金属锂来做负极，可以大为减轻负极资料的用量，使得整个电池的能量密度有明显进步。三是循环功能强，理想状态下固态电池循环功能可以到达45000次左右。四是适用范围扩展，固态电解质赋予固态锂电池结构紧凑、规划可调、规划弹性大等特色，现在基本保证可以在-25℃至零上60℃之间安全安稳运用。

全固态Vs混合型之争

本年11月15日，在盐城举办的中国新动力开展论坛储能主题论坛上，中科院物理研究所研究员李泓在主题演讲中介绍了物理所在固态电池方面的方向和成果。李泓说，2010年物理所开发了结合全固态和液态电池长处的混合固液型电池，后来逐渐转向全固态。

他说：“我们在开发进程中提出了一种具有原创主意的处理方案，叫做原位固态化。到现在为止全球的大部分固态电池企业没有提出这种方案。这接近于液态电池范畴的制作工艺，在电芯之内经过化学反应将液态电解质部分或许全部转化为固态电解质。”

李泓表明：“这种方案更容易规划量产，我们现已积累了八种技能。现在现已开端规划化量产。”

而与之采纳相反策略的是SES。SES公司是新加坡的一家电池开发商。其名字SES就来自“SolidEnergySystems（固态动力系统）”。但在之后的技能路线中，它侧重于混合型电池。就在11月15日，和盐城会议同一天，SES推出了一种名为Apollo的新型混合锂金属电池。Apollo的数据是：分量为0.982公斤时的能量密度为417Wh/kg，容量应该为107Ah，在不到15分钟的时间内快速充电至80%。

胡启超与他的Apollo

这种电池结合了固体和液体成分，特别是保护性阳极聚合物涂层和“专有的、高浓度的盐中溶剂液体电解质”。

SES创始人兼首席执行官胡启超在发布Apollo时说：“电池有必要可以在很宽的温度范围内供给高能量密度和高功率密度。轿车需求在炎热和寒冷的环境中运转，并在快速和慢速行驶条件下正常运转。在我们的锂金属混合电池水平上，固态电池永远无法到达这种功能。”

现在SES现已在方案在上海树立一个出产设施。该项目将于2023年完结，届时将可以出产总容量为每年1GWh的混合型锂金属电池。

除了SES，浙江锋锂、卫蓝新动力等电池企业也现已将研制要点从全固态电池路线转向固液混合电池上。“固态电池导电率还没有到达液态电池的水平，所以采纳折中的办法，也便是固液混合的电解质，或许说是半固态电池，业内大部分企业的固态电池研制都处于这一阶段。”国轩高科高档副总裁徐兴无表明。

固态电池的劣势

固态电池技能是从1978年开端，在全球范围引起重视，就相关的理念和试验认证不断推动。但投入出产，并不是很顺畅。企业先驱加拿大Avestor公司曾尝试过研制固态锂电池，但由于技能不老练，在北美地区产生过几起电池焚烧或许爆炸事件。终究Avestor于2006年正式申请破产。

虽然充放电安全性比液体锂电池安全，但固态电池也面对着自己的一个安全难题：“树枝晶”，这是一种在充电和充电进程中在固态电解液中构成的小裂缝，终究会变得非常大，导致电池短路。如何让固态电池中的资料正确衔接并在反复的充电和放电周期中保持安稳，这是科学家们的巨大应战。

就在本年11月17日，美国有音讯传出，橡树岭国家试验室（ORNL）的科学家表明，他们现已开发出一种可扩展的、低本钱的方法来改进固态电池中资料的衔接。该进程涉及电化学脉冲，消除了将锂金属阳极资料层与固体电解质资料衔接时构成的空地。研究人员发现，应用短的高电压脉冲导致资料界面上的接触增加，一起没有产生有害的影响。

对于固态电池来说，除了技能，最大的难关是本钱的下降。在2018年时，液态锂电池的本钱大约在200-300美元/千瓦时，假如运用为智能手机供电的固态电池，其本钱会到达1.5万美元，假如为轿车供电，则本钱更是高得让人感到不可企及。

现在虽然固态电池本钱现已大为下降，但相较液态电池，依然显得不那么经济。

李泓承认：“全固态电池量产面对的应战，包含没有构成老练供应链，资料系统不匹配，固态电池低温功能差，电芯规划处理不了循环进程中的体积改变影响，测验需求较高外部压力，现在电极和电芯没有老练的规划量产设备。全生命周期的安全性测验和点评不齐备，国家级的规范系统没有树立，现在的性价比不清楚。我们都全固态电池的希望很高，也迫切希望赶快量产，但现在还有许多问题需求处理，进步技能的老练。”

企业在冲击

科学家在努力战胜固态电池面对的技能难题，企业家也在这一方向上狂奔。就国外企业来说，从事研制的主要包含丰田、现代、宝马、群众、福特、戴姆勒等传统企业，也包含SES、QuantumScape、SolidPower和Sakti3这样的草创企业。其间QuantumScape尤其受到追捧，由于其被大鳄索罗斯重金持股。

传统车企多是经过和草创企业进行协作的方法推动固态电池研究。丰田则是一直在自行研制。早在2010年，丰田就曾推出过续航路程可超越1000KM的固态电池，不过当时只能在试验室里进行测验。2020年丰田与松下协作成立了一家合资公司，开产出产固态电池。丰田表明，正在概念车上测验固态电池，希望在2025年正式量产首款搭载固态电池的轿车。

就国内来说，开发固态电池技能的车企主要包含长城轿车、比亚迪、蔚来、北汽蓝谷、天边轿车等。致力固态电池技能开发的电池企业包含辉能科技、厦钨新动力、孚能科技、鹏辉动力、珈伟新能、德尔股份、浙江锋锂、卫蓝新动力等。

长城旗下的蜂巢动力联手中科院设立了固态电池研究中心，方案在2025年推出能量密度达350-500Wh/kg的固态电池。现在在半固态电池技能方面现已取得了一定的成果，并推出了首款根据无钴资料系统的“不起火、自愈合”的果冻电池。蜂巢动力方案在2030年推出全固态电解质的电池，能量密度在450-500Wh/kg。

比亚迪在本年也发布了固态电池相关产品方案。比亚迪选用锂氧化物作为全固态电池的电解质，这类电解质本身的电导率极低，但比亚迪经过自主开发的专利技能，进步了锂氧化物的电导率和力学强度，使得固态电池具有愈加优异的电池循环功能和高倍率充放电功能。

蔚来是在本年1月9日发布了150kWh固态电池，并方案于2022年第四季度开端交给。该技能选用原位固化工艺的固液电解质，确保电芯安全；运用无机预锂化工艺的硅碳负极，配合纳米级包覆工艺的超高镍正极，可完成50%的能量密度提升，到达360Wh/kg。搭载150kWh电池的2018款ES8NEDC续航路程超越730公里，全新ES8NEDC续航路程超越850公里；ES6和EC6的功能版NEDC续航路程超越900公里。蔚来ET7NEDC续航路程突破1000公里。

蔚来150kWh电池包，选用固态电池技能，单体能量密度360Wh/kg

北汽蓝谷是在上一年成功下线了首台固态锂电池样车。该车已完结15000km的模仿用户道路测验，测验覆盖了用户实践用车的多个场景。本年1月，北汽蓝谷固态电池样车完结极寒环境用户极限工况验证。

天边轿车是经过与辉能科技协作，扩展固态电池出产规划。辉能科技在本年10月29日宣告完结新一轮融资，融资金额为3.26亿美元（约合20.85亿元人民币），投资方包含春华资本、丹丰资本和软银中国。显现了其作为固态电池龙头企业的强壮资本吸引力。

此外，跨界造车的富士康提出将在2024年推出第一款纯电动轿车固态电池。11月4日，宁德年代董秘在与投资者互动时表明：“正推动包含全固态电池在内的新型技能布局。”据企查查信息显现，宁德年代及其子公司已申请多项固态电解质相关专利。

明显，固态电池在国内车企和电池企业中是大热点。一起，车企和电池企业的密切协作也显现出，作为车企，愿意等固态电池这一技能老练化。究竟这一技能会带来愈加安全的驾驶和更长的续航路程。

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