最近中日美三國(guó)政府提出的動(dòng)力電池的發(fā)展目標(biāo)，從技術(shù)的指標(biāo)上，核心指標(biāo)是能量密度，越提越高，從300瓦時(shí)每公斤，一直到500瓦時(shí)每公斤，包括美國(guó)DOE還有中國(guó)的重點(diǎn)專項(xiàng)，納米材料、基因組都提出了很高的指標(biāo)要求。

怎么樣實(shí)現(xiàn)這些超高能量密度的指標(biāo)，同時(shí)還要兼顧動(dòng)力電池使用時(shí)的安全性、壽命、成本，這是擺在很多研發(fā)人員面前的問(wèn)題。

從技術(shù)分析的角度，目前主要的動(dòng)力電池還是正極材料匹配人造石墨這一類的負(fù)極材料，接下來(lái)提高能量密度，很可能要把硅負(fù)極引入，體積膨脹是很難解決的問(wèn)題，接下來(lái)是把硅負(fù)極用金屬鋰替代，1972年研發(fā)到現(xiàn)在，歷時(shí)50多年，有非常多的挑戰(zhàn)，關(guān)鍵的幾個(gè)問(wèn)題是目前大多數(shù)的研發(fā)還是在有機(jī)的溶劑中，在有機(jī)溶劑中第一個(gè)問(wèn)題是它不像石墨負(fù)極鋰進(jìn)和出，是非均勻的析出。第二是自發(fā)和電解液發(fā)生反映，體積變化也比較大。逐步導(dǎo)致鋰離子電池VCR膜也不能穩(wěn)定存在，安全性、自放電等方面還不能滿足需求，非常多的企業(yè)和研發(fā)團(tuán)隊(duì)把希望寄托在全固態(tài)鋰電方面。固態(tài)電池和業(yè)態(tài)電池在微觀上也是三層結(jié)構(gòu)，只是把現(xiàn)在的隔膜電解液替換為固態(tài)電解質(zhì)，這是典型的照片，沒(méi)有太本質(zhì)的區(qū)別，核心是有可能負(fù)極使用了金屬鋰，在這種情況下，在正極這一側(cè)，原來(lái)的液體可以充分浸潤(rùn)正極顆粒，在正極側(cè)接觸，這是難度非常大的。從大家預(yù)期的優(yōu)點(diǎn)上，如果使用了金屬鋰，現(xiàn)在容易燃燒和爆炸的液態(tài)電解質(zhì)，另外使用壽命等等都會(huì)延長(zhǎng)，模塊配置等都是大家期望的，在實(shí)踐中這些數(shù)據(jù)有待進(jìn)一步的檢驗(yàn)，在2007年的時(shí)候，日本的NEDO在2008年公布了這樣的路線圖，在他們看來(lái)在遠(yuǎn)期的2030年，很多的電池形態(tài)是以全固態(tài)形式出現(xiàn)，包括金屬鋰、鋰硫和鋰空氣電池，這些路線在不斷修改中，但是大體是提高安全性的策略，就是固態(tài)化。

2016年，美國(guó)APER的兩千萬(wàn)美元的項(xiàng)目，全部支持各類固體電解質(zhì)的開發(fā)，以及固體電解質(zhì)的制造技術(shù)，現(xiàn)在在中國(guó)，在過(guò)去兩三年的推動(dòng)下，從事固態(tài)電池開發(fā)的團(tuán)隊(duì)非常多，展示的單位不多，具備能力開發(fā)的小團(tuán)隊(duì)，從南到北非常多的研發(fā)團(tuán)隊(duì)為主，企業(yè)包括寧德時(shí)代新能源，蘇州新陶還有珈偉股份等，我不一一介紹了。

目前總體而言，全固態(tài)鋰電池開發(fā)面臨四個(gè)挑戰(zhàn)，一個(gè)是在電極層面，怎么樣滿足正負(fù)極課題和固體電解質(zhì)的離子傳輸，特別是循環(huán)過(guò)程中，第二是循環(huán)過(guò)程中正負(fù)極材料不能像液體那樣保持非常好的接觸。還有金屬鋰電極的體積變化還有鋰固體的變化。

接下來(lái)介紹一下，2013年中科院決定采取納米先導(dǎo)專項(xiàng)。這里提出要做長(zhǎng)續(xù)航的動(dòng)力電池，通過(guò)提升能量密度來(lái)延長(zhǎng)電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程，提出了300瓦時(shí)每公斤的指標(biāo)，跟現(xiàn)在國(guó)家的任務(wù)是一致的。在這里包括第三代鋰離子電池技術(shù)，包括現(xiàn)一代度固態(tài)電池，鋰硫和鋰空電池，包括12家科研單位，24個(gè)PI，400人，一直在動(dòng)態(tài)的管理中。

再簡(jiǎn)單地說(shuō)一下整個(gè)先導(dǎo)項(xiàng)目取得的進(jìn)展，在樣品的層面研制了一些高能量密度的鋰離子、鋰空、鋰硫，還打造了高水平的診斷分析平臺(tái)，金屬鋰表面引入無(wú)機(jī)的磷酸鋰做這個(gè)事情，提高它的穩(wěn)定性，這是由化學(xué)所的郭博士做的。他們最近開發(fā)了聚醚丙烯酸脂這是一個(gè)非常重要的突破。