锂电池将被固态电池所取代？业内人士：还有很长的路要走

三元锂电池被固态电池取代的步伐越来越快。近日，中国科学院宁波材料技术与工程研究所宣布，其主导的纳米先导项目“全固态电池”已通过验收，这一技术进步将进一步推动全固态锂电池在中国的规模应用。这一消息一出，立即在电池行业引起了巨大反响。知情人士告诉第一电力网：“以目前三元锂电池的技术路线，基本不可能在五年内实现动力电池能量密度达到350Wh/kg的目标。而且，即使实现了，安全性也无法保证。因此，固态电池的商业化能否突破，对汽车电动化前景有很大影响。“作为电动汽车的核心，电池领域的突破无疑将对电池乃至汽车领域的发展产生巨大影响。那么，固态电池能否立即取代三元锂电池？离市场化还有多远？三元锂蓄电池的天然缺陷：能量密度和稳定性是矛盾的。“仅去年一年，某企业就发生了60起电动车燃爆事故。”在刚刚举行的中日韩锂电池论坛上，北京大学新能源材料与技术实验室主任戚璐教授透露。其教授认为，三元锂电池存在许多缺陷，安全问题非常令人担忧。“三元材料无论是在化学结构还是电池结构上都非常容易发热。如果热量不能及时传导出去，电池就有爆炸的风险。然而，现阶段，电池的安全性和可靠性还没有完美的解决方案。”除了安全问题外，在增加电动汽车的巡航角度方面，三元锂电池的单次能量密度接近极限，很难被破坏。电池组供应商正立威莱执行副总裁周楠，告诉第一电气：“现在，无论是行业政策还是市场需求，新能源汽车对动力电池的能量密度都有很高的要求。在现有技术路线的体系下，为了提高能量密度，我们只能改进镍材料或添加CA，但高镍的热稳定性很差。因此，一旦传统电池的能量浓度增加这也意味着稳定性降低，电池内部的热反应将非常激烈，安全性已成为一个大问题。为此，国家“863”节能与新能源汽车总体专家组专家肖成伟公开表示，三元锂离子动力电池已经看到了“天花板”“在能量密度方面，高镍材料和碳硅负极的锂电池的最大能量密度应在300Wh/kg左右，正负值不应超过20Wh/kg。根据国家动力电池技术路线图的规划，2020年锂离子电池的单一能量密度目标为350Wh/kg。目前我无法实现。为了保证动力电池的高能量密度和安全性，固态电池的发展给这个行业带来了光明。国内外企业争相布局，固态电池成为趋势。顾名思义，固态电池是使用固体电极和固体电解质的电池。由于固体电池的电极和电解质是由固体物质制成的，因此其固体电解质不可燃、无腐蚀性、不易挥发、不漏液。同时，它还克服了锂枝晶的现象，即使加热到很高的温度也不会着火，因此安全性更高。配备全固态锂电池的汽车将大大降低自燃的概率。可以说，它是下一代新能源汽车动力电池的理想对象。目前，越来越多的国内外企业和研究机构专注于全固态锂电池，许多汽车制造商透露了基于固态电池制造电动汽车的计划。例如，大众汽车宣布计划开发固态电池……

电池寿命为1000公里；丰田汽车预计在2022年完成固态电池的研发，并计划在2030年实现量产；2017年，日本经济省宣布将投资16亿日元，与丰田、本田、日产、松下、GS汤前、东丽、旭化成、三井化学、三菱化学等国内顶级产业链力量共同开发固态电池，希望在2030年实现800公里电池寿命的目标。新能源汽车国家重点科技项目首席专家高欧阳明院士也指出，国内多家科研院所和企业已经布局固态电池领域，中国科学院宁波材料研究所与赣锋锂业合作，正在推进其工业化，并计划在2019年大规模生产固态电池。动力电池作为新能源汽车的“心脏”，无疑将决定新能源汽车未来的发展。业内人士普遍认为，动力电池未来的发展路径是电解液从液态、半固态、固液到固态的转变过程，最终实现全固态。这促使初创公司、大学和特斯拉等知名巨头对电池技术进行了新一轮的投资和研究。丰田的时间表相对可靠，固态电池的大规模生产可能要等到2030年。然而，固态电池要想进一步发展，还需要解决多个问题。周楠告诉第一电气：“固体电解质是固态电池发展的关键。固态电池没有液体渗透，同时也不需要隔膜。只要用固体电解质作为隔膜，放在正极片和负极片中，金属物质的材料就变得尤为关键。”。“电解质材料是全固态锂电池技术的核心。目前，固态电解质的研究主要集中在聚合物、氧化物和硫化物三种材料上。聚合物具有良好的高温性能，已经有商业应用案例；氧化物具有良好的循环性能，适用于薄膜柔性结构；

硫化物具有最高的导电性，是未来的主要方向。然而，目前仍有几个具体问题需要克服：首先，界面的导电性，固态电池的导电性应保持在适当的水平，既不过高也不过低，而且这种材料很难开发。其次，我们还没有发现一种既能高速充电又能快速充电的复合材料，现在使用的固体电解质材料只能适应其特性的一个方面。一位不愿透露姓名的业内人士也表达了同样的观点。他认为：“固体电解质具有高电阻，在功率密度方面仍有一些问题需要解决，需要从固体电解质和正负极材料开始。在导电性、电池率、电池制备效率和成本控制方面都存在许多挑战。一旦这些问题能够得到有效解决，未来将掀起一场新的电池革命。“既然困难重重，固态电池要多久才能完全应用于新能源汽车？欧阳明高增表示，预计2025年至2030年间，全固态锂电池将取得突破。今年5月，丰田动力总成部总经理安倍晋三透露：“丰田预计在2020年后生产固态电池，但如果要实现固态电池的量产，就必须等到2030年后。”深耕电池行业十多年的周楠，对第一电气坦言：“从过去的经验来看，丰田的计划和实际情况基本上可以保持一致。也许近年来，他们将能够推出固态电池，但具体产能是多少，成本能否适应市场，还有一个很大的问号。”

三元锂电池被固态电池取代的步伐越来越快。近日，中国科学院宁波材料技术与工程研究所宣布，其主导的纳米先导项目“全固态电池”已通过验收，这一技术进步将进一步推动全固态锂电池在中国的规模应用。这一消息一出，立即在电池行业引起了巨大反响。知情人士告诉第一电力网：“以目前三元锂电池的技术路线，基本不可能在五年内实现动力电池能量密度达到350Wh/kg的目标。而且，即使实现了，安全性也无法保证。因此，固态电池的商业化能否突破，对汽车电动化前景有很大影响。“作为电动汽车的核心，电池领域的突破无疑将对电池乃至汽车领域的发展产生巨大影响。那么，固态电池能否立即取代三元锂电池？离市场化还有多远？三元锂蓄电池的天然缺陷：能量密度和稳定性是矛盾的。“仅去年一年，某企业就发生了60起电动车燃爆事故。”在刚刚举行的中日韩锂电池论坛上，北京大学新能源材料与技术实验室主任戚璐教授透露。其教授认为，三元锂电池存在许多缺陷，安全问题非常令人担忧。“三元材料无论是在化学结构还是电池结构上都非常容易发热。如果热量不能及时传导出去，电池就有爆炸的风险。然而，现阶段，电池的安全性和可靠性还没有完美的解决方案。”除了安全问题外，在增加电动汽车的巡航角度方面，三元锂电池的单次能量密度接近极限，很难被破坏。电池组供应商正立威莱执行副总裁周楠，告诉第一电气：“现在，无论是行业政策还是市场需求，新能源汽车对动力电池的能量密度都有很高的要求。在现有技术路线的体系下，为了提高能量密度，我们只能改进镍材料或添加CA，但高镍的热稳定性很差。因此，一旦传统电池的能量浓度增加油脂化，也意味着稳定性降低，面糊内部的热反应……

将非常紧张，安全已经成为一个大问题。为此，国家“863”节能与新能源汽车总体专家组专家肖成伟公开表示，三元锂离子动力电池已经看到了“天花板”“在能量密度方面，高镍材料和碳硅负极的锂电池的最大能量密度应在300Wh/kg左右，正负值不应超过20Wh/kg。根据国家动力电池技术路线图的规划，2020年锂离子电池的单一能量密度目标为350Wh/kg。目前我无法实现。为了保证动力电池的高能量密度和安全性，固态电池的发展给这个行业带来了光明。国内外企业争相布局，固态电池成为趋势。顾名思义，固态电池是使用固体电极和固体电解质的电池。由于固体电池的电极和电解质是由固体物质制成的，因此其固体电解质不可燃、无腐蚀性、不易挥发、不漏液。同时，它还克服了锂枝晶的现象，即使加热到很高的温度也不会着火，因此安全性更高。配备全固态锂电池的汽车将大大降低自燃的概率。可以说，它是下一代新能源汽车动力电池的理想对象。目前，越来越多的国内外企业和研究机构专注于全固态锂电池，许多汽车制造商透露了基于固态电池制造电动汽车的计划。例如，大众汽车宣布计划开发电池寿命为1000公里的固态电池；丰田汽车预计在2022年完成固态电池的研发，并计划在2030年实现量产；2017年，日本经济省宣布将投资16亿日元，与丰田、本田、日产、松下、GS汤前、东丽、旭化成、三井化学、三菱化学等国内顶级产业链力量共同开发固态电池，希望在2030年实现800公里电池寿命的目标。新能源汽车国家重点科技项目首席专家高欧阳明院士也指出，国内多家科研院所和企业已经布局固态电池领域，中国科学院宁波材料研究所与赣锋锂业合作，正在推进其工业化，并计划在2019年大规模生产固态电池。动力电池作为新能源汽车的“心脏”，无疑将决定新能源汽车未来的发展。业内人士普遍认为，动力电池未来的发展路径是电解液从液态、半固态、固液到固态的转变过程，最终实现全固态。这促使初创公司、大学和特斯拉等知名巨头对电池技术进行了新一轮的投资和研究。丰田的时间表相对可靠，固态电池的大规模生产可能要等到2030年。然而，固态电池要想进一步发展，还需要解决多个问题。周楠告诉第一电气：“固体电解质是固态电池发展的关键。固态电池没有液体渗透，同时也不需要隔膜。只要用固体电解质作为隔膜，放在正极片和负极片中，金属物质的材料就变得尤为关键。”。“电解质材料是全固态锂电池技术的核心。目前，固态电解质的研究主要集中在聚合物、氧化物和硫化物三种材料上。聚合物具有良好的高温性能，已经有商业应用案例；氧化物具有良好的循环性能，适用于薄膜柔性结构；

硫化物具有最高的导电性，是未来的主要方向。然而，目前仍有几个具体问题需要克服：首先，界面的导电性，固态电池的导电性应保持在适当的水平，既不过高也不过低，而且这种材料很难开发。其次，我们还没有发现一种既能高速充电又能快速充电的复合材料，现在使用的固体电解质材料只能适应其特性的一个方面。一位不愿透露姓名的业内人士也表达了同样的观点。他认为：“固体电解质具有高电阻，在功率密度方面仍有一些问题需要解决，需要从固体电解质和正负极材料开始。在导电性、电池率、电池制备效率和成本控制方面都存在许多挑战。一旦这些问题能够得到有效解决，未来将掀起一场新的电池革命。“既然困难重重，固态电池要多久才能完全应用于新能源汽车？欧阳明高增表示，预计2025年至2030年间，全固态锂电池将取得突破。今年5月，丰田动力总成部总经理安倍晋三透露：“丰田预计在2020年后生产固态电池，但如果要实现固态电池的量产，就必须等到2030年后。”深耕电池行业十多年的周楠，对第一电气坦言：“从过去的经验来看，丰田的计划和实际情况基本上可以保持一致。也许在最近几年，他们将能够推出固态电池，但具体的产能是多少，成本是否能适应市场，还有一个很大的问号。”

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