频频“现身”引争论 固态电池离产业化还有多远？

近年来，固态电池已成为电池行业的一个热门话题。消息人士称，日前，美国菲斯科汽车公司发布了一款全新的电池技术固态电池，称其可以将电动汽车用户的续航里程提高到500英里（约804公里）以上，充电时间仅需1分钟。甚至有观点认为，固态电池可以“秒杀”锂电池。跨国汽车公司在固态电池领域的速度越来越快。这并不是关于固态电池研发成果的第一条新闻。如今固态电池发展到什么程度了？它真的像外界所说的那样优越吗？它离商业化还有多远？对此，《中国汽车报》记者采访了相关专家，了解到固态电池有两个显著特点。首先，能量密度大约是传统锂电池的2.5～3倍；第二，它更安全，消除了电池破裂或高温等事故造成的燃烧隐患。然而，固态电池也有两个困难。一个是电解质材料本身；二是接口性能的调节和优化。目前，它的商业化之路还很长。

近期国外固态电池成果频出，几款固态电池的新动向引起了业界的关注。据外媒报道，菲斯科已申请固态电池专利，预计2023年实现量产。Fisco声称，Fisco的固态电池使用三维电极，能量密度是传统锂离子电池的2.5倍。不仅Fisco曝光了固态电池的消息，全球多家企业和机构也发布了固态电池最新进展。根据“2017~2021年全球固态电池市场”，目前，丰田、松下、三星、三菱、宝马、现代和戴森等多家公司正在加紧固态电池的研发。法国的Bolloré、美国的Sakti3和日本的Toyota分别代表了聚合物、氧化物和硫化物的技术发展方向。据报道，Bollore已投资2900辆电动汽车，配备其子公司Batscape生产的30kWh锂金属聚合物电池（LMP）。丰田公司开发了一种能量密度为400瓦时/升的全固态锂离子电池。丰田研究人员表示，这种电池将于2020年左右实现商业化。松下最新的固态电池能量密度提高了3~4倍；本田和日立造船成立的组织开发了Ah级电池，预计将在三年内大规模生产。在研发方式上，一些国外公司在固态电池领域自主研发，另一些则选择联合研发。例如，大众汽车在固态电池的研发方面相对较晚，但已经做好了独立开发的准备。不久前，丰田公司宣布与松下公司合作开发固态电池。几天后，宝马宣布与Solid Power合作开发固态锂电池。博世与日本著名电池公司GS YUASA和三菱重工联合成立了一家新工厂，专注于固体阳极锂离子电池。中国科学院（以下简称“CAS”）在中国加紧固态电池的研究与开发，推出固态电池的时间相对较早。目前，五个研发团队已经取得了不同的进展。例如，中国科学院化学研究所的郭玉国团队开发了一种抗氧化电压为4.5伏的聚醚丙烯酸酯聚合物固体电解质；

来自中国科学院宁波材料研究所的徐小熊团队开发了氧化物、硫化物固体电解质材料、陶瓷芯片和全固态电池，并与赣锋锂业合作尝试工业化。目前，该团队已在国内率先开发出一系列容量为0.2 ah~10Ah的固态单电池。10Ah固态单电池的能量密度达到260Wh/kg，1000次循环后容量保持率达到88%。中国科学院青岛生物能源研究所的崔光磊开发了一种由碳酸聚丙烯、纤维素、锂、镧、锆和氧组成的固体电解质。研制的电池能量密度达到300Wh/kg，首次在马里亚纳海沟完成深海试验。中国科学院上海硅酸盐研究所的郭祥新团队开发了由聚环氧乙烷、锂镧锆氧化物组成的固体电解质，并开发了2Ah级固体锂离子电池。中国科学院物理研究所提出并验证了原位固态的概念。10Ah柔性电池的能量密度达到310~390Wh/kg，体积能量密度达到800~890Wh/L。电池可以在90℃的室温下循环使用。此外，中国知名电池公司当代安培科技有限公司也投资了固态电池的研发。目前，当代安培科技股份有限公司的聚合物锂金属固态电池已循环使用300多周，容量保持率达到82%。商业化仍然需要克服许多缺点。现在看来，固态电池的发展正在如火如荼地进行。从长远来看，它将呈现出怎样的发展趋势？一位固态电池权威专家告诉《中国汽车报》记者，固态电池的发展主要有两条路线，一条是聚合物路线；

第二种是全无机陶瓷路线，可分为氧化物和硫化物两个方向。目前，这两条技术路线都存在无法克服的缺点，无法大规模商业化。陶瓷路线固态电池最大的问题是其能量密度相对较低，与现有电池中的钛酸锂电池类似，能量低于磷酸亚铁锂和三元电池，但可以大倍率充放电。相对较低的能量密度使得采用陶瓷路线的固态电池与现有电池相比没有经济优势。这位专家告诉记者，日本在陶瓷路线上布局固态电池已有10多年的历史，具有领先优势。日本宣传报道中提出的15分钟指控是完全可信的。聚合物固态电池具有较高的能量密度，但充电速率较低。据介绍，聚合物固态电池界面之间的内阻较大，充满电需要5个多小时。正是由于高能量密度，快速充电可能会带来危险。聚合物固态电池由于内阻大，在充电过程中会造成能量损失，这一点不容忽视。此外，聚合物固态电池最致命的问题是其充电温度高，室温下充电率低，这限制了其大规模的商业应用。然而，目前国内大多数研究机构和企业的目标都是聚合物固态电池。从全球固态电池技术的发展来看，中国并不落后，可以与国外先进技术相媲美。中国科学院青岛生物能源研究所研究员崔光磊告诉《中国汽车报》记者，其团队研发的固态电池成功展示了“清能-1”深海电源在马里亚纳海沟的应用，使中国成为继日本之后第二个掌握深海锂电源技术的国家。不久前，中国科学院院士、清华大学教授高欧阳明也谈到了固态电池的发展。他说，美国专注于有机-无机复合固体电解质的大容量固态锂电池的研发，主要是小公司和创业公司。日本和韩国都开发了使用无机固体电解质的大容量固态锂电池，许多公司也推出了大规模生产计划。中国、日本和韩国的情况相似。这三个国家已经拥有一个庞大的锂离子电池产业链，不想重新发明。一般来说，固态电池、电解质的发展可能会遵循从液态、半固态、固液混合物到固态，最后到全固态的路径。在负极方面，从石墨负极向硅碳负极的转变。目前，中国正在从石墨负极向硅碳负极转型，最终可能转向金属锂负极，但这一路线仍存在技术上的不确定性。近年来，固态电池已成为电池行业的一个热门话题。消息人士称，日前，美国菲斯科汽车公司发布了一款全新的电池技术固态电池，称其可以将电动汽车用户的续航里程提高到500英里（约804公里）以上，充电时间仅需1分钟。甚至有观点认为，固态电池可以“秒杀”锂电池。跨国汽车公司在固态电池领域的速度越来越快。这并不是关于固态电池研发成果的第一条新闻。如今固态电池发展到什么程度了？它真的像外界所说的那样优越吗？它离商业化还有多远？对此，《中国汽车报》记者采访了相关专家，了解到固态电池有两个显著特点。首先，能量密度大约是传统锂电池的2.5～3倍；第二，它更安全，消除了电池破裂或高温等事故造成的燃烧隐患。然而，固态电池也有两个困难。一个是电解质材料本身；

二是接口性能的调节和优化。目前，它的商业化之路还很长。

近期国外固态电池成果频出，几款固态电池的新动向引起了业界的关注。据外媒报道，菲斯科已申请固态电池专利，预计2023年实现量产。Fisco声称，Fisco的固态电池使用三维电极，能量密度是传统锂离子电池的2.5倍。不仅Fisco曝光了固态电池的消息，全球多家企业和机构也发布了固态电池最新进展。根据“2017~2021年全球固态电池市场”，目前，丰田、松下、三星、三菱、宝马、现代和戴森等多家公司正在加紧固态电池的研发。法国的Bolloré、美国的Sakti3和日本的Toyota分别代表了聚合物、氧化物和硫化物的技术发展方向。据报道，Bollore已投资2900辆电动汽车，配备其子公司Batscape生产的30kWh锂金属聚合物电池（LMP）。丰田公司开发了一种能量密度为400瓦时/升的全固态锂离子电池。丰田研究人员表示，这种电池将于2020年左右实现商业化。松下最新的固态电池能量密度提高了3~4倍；本田和日立造船成立的组织开发了Ah级电池，预计将在三年内大规模生产。在研发方式上，一些国外公司在固态电池领域自主研发，另一些则选择联合研发。例如，大众汽车在固态电池的研发方面相对较晚，但已经做好了独立开发的准备。不久前，丰田公司宣布与松下公司合作开发固态电池。几天后，宝马宣布与Solid Power合作开发固态锂电池。博世与日本著名电池公司GS YUASA和三菱重工联合成立了一家新工厂，专注于固体阳极锂离子电池。中国科学院（以下简称“CAS”）在中国加紧固态电池的研究与开发，推出固态电池的时间相对较早。目前，五个研发团队已经取得了不同的进展。例如，中国科学院化学研究所的郭玉国团队开发了一种抗氧化电压为4.5伏的聚醚丙烯酸酯聚合物固体电解质；

来自中国科学院宁波材料研究所的徐小熊团队开发了氧化物、硫化物固体电解质材料、陶瓷芯片和全固态电池，并与赣锋锂业合作尝试工业化。目前，该团队已在国内率先开发出一系列容量为0.2 ah~10Ah的固态单电池。10Ah固态单电池的能量密度达到260Wh/kg，1000次循环后容量保持率达到88%。中国科学院青岛生物能源研究所的崔光磊开发了一种由碳酸聚丙烯、纤维素、锂、镧、锆和氧组成的固体电解质。研制的电池能量密度达到300Wh/kg，首次在马里亚纳海沟完成深海试验。中国科学院上海硅酸盐研究所的郭祥新团队开发了由聚环氧乙烷、锂镧锆氧化物组成的固体电解质，并开发了2Ah级固体锂离子电池。中国科学院物理研究所提出并验证了原位固态的概念。10Ah柔性电池的能量密度达到310~390Wh/kg，体积能量密度达到800~890Wh/L。电池可以在90℃的室温下循环使用。此外，中国知名电池公司当代安培科技有限公司也投资了固态电池的研发。目前，当代安培科技股份有限公司的聚合物锂金属固态电池已循环使用300多周，容量保持率达到82%。商业化仍然需要克服许多缺点。现在看来，固态电池的发展正在如火如荼地进行。从长远来看，它将呈现出怎样的发展趋势？一位固态电池权威专家告诉《中国汽车报》记者，固态电池的发展主要有两条路线，一条是聚合物路线；

第二种是全无机陶瓷路线，可分为氧化物和硫化物两个方向。目前，这两条技术路线都存在无法克服的缺点，无法大规模商业化。陶瓷路线固态电池最大的问题是其能量密度相对较低，与现有电池中的钛酸锂电池类似，能量低于磷酸亚铁锂和三元电池，但可以大倍率充放电。相对较低的能量密度使得采用陶瓷路线的固态电池与现有电池相比没有经济优势。这位专家告诉记者，日本在陶瓷路线上布局固态电池已有10多年的历史，具有领先优势。日本宣传报道中提出的15分钟指控是完全可信的。聚合物固态电池具有较高的能量密度，但充电速率较低。据介绍，聚合物固态电池界面之间的内阻较大，充满电需要5个多小时。正是由于高能量密度，快速充电可能会带来危险。聚合物固态电池由于内阻大，在充电过程中会造成能量损失，这一点不容忽视。此外，聚合物固态电池最致命的问题是其充电温度高，室温下充电率低，这限制了其大规模的商业应用。然而，目前国内大多数研究机构和企业的目标都是聚合物固态电池。从全球固态电池技术的发展来看，中国并不落后，可以与国外先进技术相媲美。中国科学院青岛生物能源研究所研究员崔光磊告诉《中国汽车报》记者，其团队研发的固态电池成功展示了“清能-1”深海电源在马里亚纳海沟的应用，使中国成为继日本之后第二个掌握深海锂电源技术的国家。不久前，中国科学院院士、清华大学教授高欧阳明也谈到了固态电池的发展。他说，美国专注于有机-无机复合固体电解质的大容量固态锂电池的研发，主要是小公司和创业公司。日本和韩国都开发了使用无机固体电解质的大容量固态锂电池，许多公司也推出了大规模生产计划。中国、日本和韩国的情况相似。这三个国家已经拥有一个庞大的锂离子电池产业链，不想重新发明。一般来说，固态电池、电解质的发展可能会遵循从液态、半固态、固液混合物到固态，最后到全固态的路径。在负极方面，从石墨负极向硅碳负极的转变。目前，中国正在从石墨负极向硅碳负极转型，最终可能转向金属锂负极，但这一路线仍存在技术上的不确定性。

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