“最近兩年人們好像對(duì)固態(tài)電池有點(diǎn)妖魔化了，認(rèn)為其是全新一代的鋰電池技術(shù)體系。實(shí)際上，固態(tài)電池并不是一個(gè)技術(shù)上完全的革新，它是現(xiàn)有鋰離子傳統(tǒng)電池技術(shù)路徑的延伸。”日前，中科院寧波材料技術(shù)與工程研究所研究員許曉雄博士說(shuō)道。

固態(tài)電池也并非絕對(duì)安全

我們常說(shuō)的固態(tài)電池，可簡(jiǎn)單理解為通過(guò)用固態(tài)電解質(zhì)材料取代現(xiàn)有的隔膜和電解液等材料，以實(shí)現(xiàn)電池結(jié)構(gòu)的變化。“在正極或負(fù)極材料上，跟現(xiàn)有的鋰離子電池還是有比較多的兼容性。同時(shí)工作原理也幾乎一致，”許曉雄解釋道，“從技術(shù)路線來(lái)看，固態(tài)電池為了解決當(dāng)前鋰電池技術(shù)路線中的高能量密度和高安全性不兼容而延伸出來(lái)的一個(gè)路線。”

正是因?yàn)楣虘B(tài)電池可以破解當(dāng)前三元鋰電池高安全和高能量密度這一矛盾，是實(shí)現(xiàn)高安全和高能量密度的良方，所以被多數(shù)業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為是動(dòng)力電池技術(shù)發(fā)展的重要方向，群起而攻克之。

但不可忽略的是，被妖魔化的除了認(rèn)為固態(tài)電池是全新一代的鋰電池技術(shù)體系，還有它的安全性。很多人認(rèn)為固態(tài)電池是絕對(duì)安全的。但在許曉雄看來(lái)，固態(tài)電池也并非所有的都安全，“我們也做過(guò)一些硫化物全固態(tài)電池，它在某些工況條件下也是不安全的，燒起來(lái)也比較厲害。”

實(shí)際上，固態(tài)鋰電池因采用了固態(tài)電解質(zhì)，在固固反應(yīng)中減少了可燃?xì)怏w的排放，同時(shí)由于沒(méi)有可燃的電解液等材料，安全性能得以提升。據(jù)許曉雄介紹，寧波所與贛鋒鋰業(yè)合作生產(chǎn)的半固態(tài)電池，接受了包括針刺、擠壓、過(guò)充、過(guò)放、加熱等針對(duì)現(xiàn)有鋰離子電池的系統(tǒng)檢測(cè)的所有環(huán)節(jié)，其安全性較現(xiàn)有相同體系的傳統(tǒng)鋰離子電池有了一定的提升。“但在一些極限條件下，也會(huì)發(fā)生熱失控等問(wèn)題，”許曉雄進(jìn)一步向電池中國(guó)網(wǎng)補(bǔ)充道，“通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析，我們得出一個(gè)初步的結(jié)論：通過(guò)固態(tài)這一技術(shù)路線，能夠較好解決或者部分解決現(xiàn)有高能量密度動(dòng)力電池的安全問(wèn)題。”

破解高能量密度與高安全性矛盾的良方

對(duì)于電池這一儲(chǔ)存能量的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，絕對(duì)安全似乎不太現(xiàn)實(shí)，但如果參照現(xiàn)有安全標(biāo)準(zhǔn)可保證很高的安全程度，那么市場(chǎng)對(duì)其的關(guān)注度就會(huì)非常高。

隨著新能源汽車(chē)的大規(guī)模普及，新能源汽車(chē)安全事故也呈現(xiàn)上升態(tài)勢(shì)，車(chē)輛自燃受到廣泛關(guān)注。中科院院士歐陽(yáng)明高給出的一組數(shù)據(jù)顯示，通過(guò)對(duì)2018年集中出現(xiàn)的新能源汽車(chē)自燃事故進(jìn)行分析，這些車(chē)輛搭載的動(dòng)力電池多是2016年左右生產(chǎn)的NCM523型三元鋰電池。彼時(shí)，新能源汽車(chē)動(dòng)力電池仍以磷酸鐵鋰為主，為追求更高能量密度，不少動(dòng)力電池企業(yè)把產(chǎn)品從磷酸鐵鋰切換成NCM523型三元鋰電池。

時(shí)過(guò)境遷，但追求高能量密度動(dòng)力電池的方向一直沒(méi)有變。當(dāng)下，為進(jìn)一步破解新能源汽車(chē)?yán)m(xù)航里程短板，解決用戶(hù)的里程焦慮，以及為車(chē)企拿到更多補(bǔ)貼，動(dòng)力電池企業(yè)已瞄準(zhǔn)了高鎳三元鋰電池技術(shù)路線，相關(guān)產(chǎn)品已陸續(xù)推出。不容忽視的便是，隨著高鎳三元材料的應(yīng)用，安全風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)隨之增大，解決安全問(wèn)題迫在眉睫。

國(guó)際巨頭都在爭(zhēng)相布局未來(lái)汽車(chē)市場(chǎng)格局的競(jìng)爭(zhēng)利器

高鎳化帶來(lái)的安全焦慮并非只令中國(guó)企業(yè)頭疼，日本、韓國(guó)也沒(méi)有一家動(dòng)力電池企業(yè)敢輕視之。韓國(guó)的LG化學(xué)和SKI為此還推遲了各自的高鎳NCM811量產(chǎn)計(jì)劃。同時(shí)，他們也在積極尋找其他能量密度更高、安全性更強(qiáng)、循環(huán)性能更佳的電池技術(shù)路線，其中被許曉雄認(rèn)為能夠較好解決或者部分解決現(xiàn)有高能量密度動(dòng)力電池安全問(wèn)題的固態(tài)電池便是他們鐘情的一個(gè)重要方向。

“日本為應(yīng)對(duì)中國(guó)和韓國(guó)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的崛起，正舉全國(guó)之力研發(fā)固態(tài)電池，每年政府投入的經(jīng)費(fèi)在50-100億日元（約合人民幣3.11-6.22億元），”歐陽(yáng)明高透露。據(jù)電池中國(guó)網(wǎng)了解，日本最重視固態(tài)電池技術(shù)研發(fā)的并非電池企業(yè)，而是汽車(chē)企業(yè)——豐田汽車(chē)。豐田汽車(chē)在固態(tài)電池技術(shù)研發(fā)上獲得專(zhuān)利已超過(guò)兩百項(xiàng)，居全球首位。不僅自己研發(fā)，豐田汽車(chē)還聯(lián)合本田、日產(chǎn)、松下等20余家汽車(chē)、電池和材料企業(yè)，以及京都大學(xué)、日本理化學(xué)研究所等10余家科研院所共同研發(fā)新能源汽車(chē)用全固態(tài)鋰電池，并預(yù)計(jì)將于2025年左右實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。

在韓國(guó)，牽頭發(fā)展固態(tài)電池的則是三星SDI。近年來(lái)，韓國(guó)三星利用其強(qiáng)大的財(cái)團(tuán)背景已對(duì)全球范圍內(nèi)固態(tài)電池技術(shù)相關(guān)項(xiàng)目或公司進(jìn)行了較大規(guī)模的投資、參股或技術(shù)跟蹤，如SolidPower、SolidEnergy等掌握固態(tài)電池相關(guān)技術(shù)的公司。最新數(shù)據(jù)顯示，三星日本R&D研究院基于硫化物研發(fā)的全固態(tài)鋰電池體積能量密度已做到921Wh/L，質(zhì)量能量密度已做到427Wh/kg。近期，三星SDI又發(fā)布了其固態(tài)電池發(fā)展藍(lán)圖，將固態(tài)電池作為重點(diǎn)布局的對(duì)象。

當(dāng)前，全球動(dòng)力電池市場(chǎng)由中日韓三國(guó)主導(dǎo)，而歐美等國(guó)家和地區(qū)現(xiàn)有電池產(chǎn)業(yè)比較薄弱。但同時(shí)，全球車(chē)企巨頭又集中在歐美等國(guó)，為了保證未來(lái)在國(guó)際汽車(chē)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的有利地位，一些歐美企業(yè)已經(jīng)著手布局固態(tài)電池，寄希望于通過(guò)提早掌握下一代動(dòng)力電池技術(shù)在下一輪競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)主導(dǎo)。

有分析人士認(rèn)為，固態(tài)電池作為下一代動(dòng)力電池技術(shù)體系已經(jīng)得到了國(guó)內(nèi)外業(yè)界的認(rèn)可，誰(shuí)率先掌握這項(xiàng)技術(shù)，將利于其在未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)格局中掌握更大的話語(yǔ)權(quán)。

歐陽(yáng)明高認(rèn)為，無(wú)論是從改善電池本身安全性出發(fā)，還是為應(yīng)對(duì)全球市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，國(guó)內(nèi)企業(yè)都應(yīng)該積極參與到固態(tài)電池的研發(fā)中來(lái)。我國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)發(fā)展了多年，但全球新能源汽車(chē)市場(chǎng)在中國(guó)的影響下剛剛開(kāi)啟不久，無(wú)論是國(guó)際車(chē)企巨頭還是動(dòng)力電池巨頭，都在快速布局。“中國(guó)電池產(chǎn)業(yè)得益于先行一步而取得了暫時(shí)優(yōu)勢(shì)，但未來(lái)面臨的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)壓力巨大，需要全力追趕固態(tài)電池等前沿技術(shù)。”歐陽(yáng)明高補(bǔ)充道。