基于安全和能量密度上的優(yōu)勢(shì)，固態(tài)電池已成為未來鋰電池發(fā)展的必經(jīng)之路。從液態(tài)到全固態(tài)，電池技術(shù)革新的大幕即將拉開，下一代電池技術(shù)升級(jí)路如何走？固態(tài)電池是動(dòng)力電池的下一個(gè)風(fēng)口嗎？

固態(tài)電池技術(shù)、智能裝備與市場(chǎng)應(yīng)用研討會(huì)現(xiàn)場(chǎng)

固態(tài)電池技術(shù)、智能裝備與市場(chǎng)應(yīng)用研討會(huì)與會(huì)代表合影留戀

電池百人會(huì)-電池網(wǎng)2月27日訊（陳語巒水圖文直播）產(chǎn)能的遲鈍與技術(shù)的困頓是阻礙新產(chǎn)品走向市場(chǎng)化推廣的兩座大山，考驗(yàn)著企業(yè)的生存能力。后補(bǔ)貼時(shí)代，作為全球新能源汽車及動(dòng)力電池最大的產(chǎn)銷市場(chǎng)，產(chǎn)能已不是桎梏，但面對(duì)終端消費(fèi)市場(chǎng)高續(xù)航高安全的需求，現(xiàn)有液態(tài)鋰電池材料體系，想要在保障高安全性能的前提下，實(shí)現(xiàn)350Wh/kg以上能量密度，幾乎不可能。

基于安全和能量密度上的優(yōu)勢(shì)，固態(tài)電池已成為未來鋰電池發(fā)展的必經(jīng)之路。在此背景下，政府開始力推新型鋰離子動(dòng)力電池研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，鼓勵(lì)企業(yè)加大投入研發(fā)固態(tài)電池等新型電池。國內(nèi)外企業(yè)也開始聚焦固態(tài)電池，涉足固態(tài)電池研發(fā)，甚至開始商業(yè)化試水。

從液態(tài)到全固態(tài)，電池技術(shù)革新的大幕即將拉開，下一代電池技術(shù)升級(jí)路如何走？固態(tài)電池是動(dòng)力電池的下一個(gè)風(fēng)口嗎？國內(nèi)企業(yè)如何搶占固態(tài)電池技術(shù)專利先機(jī)？固態(tài)電池的核心材料及技術(shù)工藝瓶頸在哪？智能裝備如何適應(yīng)固態(tài)電池行業(yè)發(fā)展需要？固態(tài)電池的市場(chǎng)應(yīng)用空間與潛力有多大？

2月27日，由電池網(wǎng)、電池百人會(huì)、中關(guān)村新型電池技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟聯(lián)合湖南省寧鄉(xiāng)市人民政府、寧鄉(xiāng)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)管理委員會(huì)、湖南省先進(jìn)電池材料及電池產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟共同舉辦的固態(tài)電池技術(shù)、智能裝備與市場(chǎng)應(yīng)用研討會(huì)順利召開，來自產(chǎn)學(xué)研各界的精英新年首聚湖南寧鄉(xiāng)，懷著對(duì)新電池技術(shù)的美好期待，共議固態(tài)電池專利掌控、技術(shù)瓶頸、配套裝備、市場(chǎng)應(yīng)用等，探索下一代電池技術(shù)前行之路。

鋰電池未來發(fā)展必經(jīng)之路

寧鄉(xiāng)高新區(qū)黨委工委副書記、管委會(huì)主任蘇繼桃主持上半場(chǎng)會(huì)議

中關(guān)村新型電池技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟秘書長(zhǎng)、電池“達(dá)沃斯”組委會(huì)秘書長(zhǎng)于清教開場(chǎng)致辭

中關(guān)村新型電池技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟秘書長(zhǎng)、電池“達(dá)沃斯”組委會(huì)秘書長(zhǎng)于清教研討會(huì)開場(chǎng)致辭時(shí)表示，“本次研討會(huì)舉辦地——寧鄉(xiāng)政府有一支熱情、敢于當(dāng)擔(dān)、具有正能量、執(zhí)行力強(qiáng)的團(tuán)隊(duì)，一直保持著對(duì)新技術(shù)的敏感性和行動(dòng)力，并且新能源電池產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)已形成。2016年第4屆中國（湖南·寧鄉(xiāng)）鋰電新能源產(chǎn)業(yè)國際高峰論壇就在寧鄉(xiāng)高新區(qū)舉辦，三年后再次來到寧鄉(xiāng)，在此召開固態(tài)電池技術(shù)研討會(huì)，可謂天時(shí)地利人和！”

寧鄉(xiāng)市市長(zhǎng)付旭明

寧鄉(xiāng)市市長(zhǎng)付旭明補(bǔ)充說，寧鄉(xiāng)高新區(qū)已經(jīng)形成了完整的鋰電產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)，全面覆蓋了上游礦產(chǎn)資源加工、正負(fù)極材料、電解液、隔膜材料及鋰電設(shè)備制造，中游鋰離子電池，下游數(shù)碼產(chǎn)品、基站電源、特種航天器件、新能源汽車和下游鋰電池回收等。

寧鄉(xiāng)高新區(qū)黨工委委員、管委會(huì)副主任劉穎

寧鄉(xiāng)高新區(qū)黨工委委員、管委會(huì)副主任劉穎介紹，寧鄉(xiāng)高新區(qū)正在打造中國（金洲）鋰電谷，規(guī)劃到2025年建成總規(guī)模10萬噸三元前驅(qū)體、10萬噸正極材料、30Gwh動(dòng)力電池、10億平方米的電池隔膜材料，總產(chǎn)值1000億元以上的儲(chǔ)能材料產(chǎn)業(yè)。

中國科學(xué)院電工研究所儲(chǔ)能技術(shù)研究組組長(zhǎng)/研究員陳永翀

“僅僅通過外部滅火裝置進(jìn)行儲(chǔ)能鋰電池的安全保護(hù)，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，未來必須開發(fā)顛覆性的電池結(jié)構(gòu)技術(shù)和安全維護(hù)技術(shù)，從電池內(nèi)部徹底解決電池的安全問題，確保儲(chǔ)能電池的安全運(yùn)輸和儲(chǔ)能電站的安全運(yùn)行。”中國科學(xué)院電工研究所儲(chǔ)能技術(shù)研究組組長(zhǎng)/研究員陳永翀表示，有機(jī)系鋰離子電池的安全性問題較為突出，目前總體而言處于安全及格線上下的水平，有待技術(shù)突破；固態(tài)電池不含易燃的電解液，因此具有極高的安全性，在未來實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)后有可能會(huì)首先應(yīng)用到高安全要求的某些特殊場(chǎng)景。

北京大學(xué)新能源材料與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室主任/博士生導(dǎo)師/國務(wù)院特殊津貼專家其魯

“從液體過渡到固體，電解質(zhì)的物理性能還需要改善，什么時(shí)候能進(jìn)入全固體電池時(shí)代？我想可能3-5年，也可能5-8年，但可以肯定的是，固體電池時(shí)代一定會(huì)到來?！北本┐髮W(xué)新能源材料與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室主任/博士生導(dǎo)師/國務(wù)院特殊津貼專家其魯建議，“中國鋰電池的研發(fā)及制造業(yè)應(yīng)該高度關(guān)注下一代鋰電池技術(shù)導(dǎo)致的的鋰電池?zé)o隔膜、無電解液、無碳負(fù)極等問題。”

合肥工業(yè)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院副院長(zhǎng)張衛(wèi)新

在合肥工業(yè)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院副院長(zhǎng)張衛(wèi)新看來，針對(duì)新型化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域?qū)Ω甙踩浴㈤L(zhǎng)壽命鋰二次電池的發(fā)展需求，發(fā)展大容量全固態(tài)鋰電池前沿技術(shù)刻不容緩。電解質(zhì)材料是全固態(tài)鋰離子電池技術(shù)的核心，電解質(zhì)材料很大程度上決定了固態(tài)鋰電池的各項(xiàng)性能參數(shù)，如功率密度、循環(huán)穩(wěn)定性、安全性能、高低溫性能以及使用壽命。全固態(tài)鋰離子電池相對(duì)于傳統(tǒng)的鋰離子電池最明顯的變化是其電解質(zhì)由原來的電解液變?yōu)榱斯虘B(tài)的電解質(zhì)，使得電池體積大大降低，能量密度也得到提升。

中國國際金融股份有限公司研究部副總經(jīng)理李璇

中國國際金融股份有限公司研究部副總經(jīng)理李璇預(yù)計(jì)，鋰電池未來發(fā)展之路預(yù)計(jì)將經(jīng)過以下階段：2020年前采用高鎳正極+準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)+硅碳負(fù)極實(shí)現(xiàn)300Wh/Kg，2025年前采用富鋰正極+全固態(tài)電解質(zhì)+硅碳/鋰金屬負(fù)極電池實(shí)現(xiàn)400Wh/Kg，2030年前燃料/鋰硫/空氣電池實(shí)現(xiàn)500Wh/Kg。

2021或?qū)⒊蔀楣虘B(tài)電池元年

翔說汽車創(chuàng)始人、清華學(xué)堂講師、工信部培訓(xùn)中心汽車專家張翔

“日本是固態(tài)電池領(lǐng)域的第一集團(tuán)軍，中國、韓國、美國在固態(tài)電池領(lǐng)域的研發(fā)同處于第二梯隊(duì)，美國主要以初創(chuàng)公司為主?！毕枵f汽車創(chuàng)始人、清華學(xué)堂講師、工信部培訓(xùn)中心汽車專家張翔介紹了固態(tài)電池的市場(chǎng)格局，他表示，日本擁有固態(tài)電池專利916件，占比接近一半，領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)明顯；美國和中國分別以398件和362件的專利數(shù)位居第二、第三。同樣，在全固態(tài)電池專利方面，日本也具有明顯的優(yōu)勢(shì)：豐田擁有固態(tài)電池專利252件，數(shù)量遠(yuǎn)超其他車企與電池企業(yè)；同時(shí)，日本其他消費(fèi)電子及汽車零部件企業(yè)如富士、村田制造所、松下也在固態(tài)電池領(lǐng)域有廣泛布局。中國的固態(tài)電池研發(fā)則以高?？蒲性核鶠橹?，在固體鋰電池方面論文數(shù)量占據(jù)第一位。國內(nèi)在進(jìn)行固態(tài)鋰電開發(fā)的企業(yè)包括CATL、贛鋒鋰業(yè)、珈偉股份、江蘇清陶能源、臺(tái)灣輝能、中航鋰電、比亞迪、萬向、威馬汽車等。

北京衛(wèi)藍(lán)新能源科技有限公司資深工程師李久銘

中國自1965年就開始研究全固態(tài)電池，新一輪固態(tài)電池研發(fā)熱潮從2011年開始，但在北京衛(wèi)藍(lán)新能源科技有限公司資深工程師李久銘看來，“混合固液電解質(zhì)電池及全固態(tài)電池的研發(fā)需要原創(chuàng)的系列解決方案，難度不低于液態(tài)鋰離子電池，并非短期內(nèi)能迅速突破，需要扎實(shí)持續(xù)的基礎(chǔ)研發(fā)，目前還沒有企業(yè)展示兼具高能量密度、高安全性的大容量全固態(tài)動(dòng)力鋰電池?！?/p>

值得注意的是，今年1月份，新造車勢(shì)力福建天際汽車制造有限公司已展出國內(nèi)首款以固態(tài)電池作為動(dòng)力來源的新能源樣車——天際ME7，并表示固態(tài)電池將于2021年批量生產(chǎn)并裝車上市。

福建天際汽車制造有限公司副總裁姜辛

天際汽車副總裁姜辛在本次研討會(huì)上預(yù)計(jì)，2019年將是固態(tài)電池起步年，滿足車用技術(shù)要求的固態(tài)電池小批量面世，部分技術(shù)領(lǐng)先主機(jī)廠會(huì)率先搭載應(yīng)用研究；2021年將成為固態(tài)電池元年，固態(tài)電池比能量達(dá)到290Wh/kg，接近高鎳三元體系，但安全性非常好，即2021年會(huì)開始小批量應(yīng)用；2021-2025年則進(jìn)入市場(chǎng)培育期，電池能量密度從300Wh/kg達(dá)到400Wh/kg，屆時(shí)普通的純電動(dòng)轎車的里程達(dá)到300-500公里，這期間固態(tài)電池會(huì)獲得一部分車用電池市場(chǎng)；2030年有望步入市場(chǎng)成熟期，預(yù)計(jì)固態(tài)電池大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，單體電池比能量有望沖擊500Wh/Kg，常規(guī)的性價(jià)比車型應(yīng)該可以達(dá)到500公里以上。

固態(tài)電池技術(shù)難題待解

但是，全固態(tài)鋰離子電池目前也面臨著挑戰(zhàn)，包括離子電導(dǎo)率低、界面阻抗大、制備成本高等。

浙江長(zhǎng)興中俄新能源材料技術(shù)研究院院長(zhǎng)王慶生

浙江長(zhǎng)興中俄新能源材料技術(shù)研究院院長(zhǎng)王慶生具體介紹說，固態(tài)電池目前擁有很多的技術(shù)體系，包括硫化物、氧化物、薄膜以及固態(tài)聚合物，但在密度領(lǐng)先的優(yōu)勢(shì)下，都存在一些需要解決的問題：薄膜和固態(tài)聚合物技術(shù)有“高成本”和“低導(dǎo)電率”兩個(gè)致命問題；氧化物本身很穩(wěn)定導(dǎo)致“脆性”很高，對(duì)生產(chǎn)的要求也就更高，同時(shí)導(dǎo)電性也并不具備優(yōu)勢(shì)；豐田一直是專注于硫化物固態(tài)電池技術(shù)的開發(fā)，但硫化物本身活性很高，與空氣混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高熱能引起燃燒爆炸?！耙虼耍虘B(tài)電池離產(chǎn)業(yè)化還存在很大的距離?！蓖鯌c生建議，可以多研究準(zhǔn)固態(tài)電池（固液混合電解質(zhì)），解決阻抗、熱穩(wěn)定性等問題。

太原理工大學(xué)副教授、山西省新能源材料與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室成員張鼎

太原理工大學(xué)副教授、山西省新能源材料與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室成員張鼎認(rèn)為固態(tài)電池存在問題主要是電極與固體電解質(zhì)接觸界面存在其他類型的離子擴(kuò)散（Co、S、P等）。此外，電極與電解質(zhì)之間存在化學(xué)勢(shì)的差異影響了Li+遷移行為，空間電荷層的形成進(jìn)一步阻礙了離子傳遞。

對(duì)此，張鼎提出了優(yōu)化電極和固體電解質(zhì)界面的方法：一是氧化物（離子導(dǎo)體、電子絕緣）包覆：如利用Li4Ti5O12、LiNbO3、Al2O3、Li3PO4、BaTiO3納米顆粒等作為L(zhǎng)iCoO2的包覆層及其與固體電解質(zhì)的緩沖層。二是降低活性材料粒徑，或引入粘結(jié)劑輔助界面接觸。

中南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院教授/化學(xué)電源與材料研究所副所長(zhǎng)劉洪濤

中南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院教授/化學(xué)電源與材料研究所副所長(zhǎng)劉洪濤建議，可以從以下幾個(gè)方面來改善固態(tài)電池性能：構(gòu)筑具有更多相鄰四面體骨架結(jié)構(gòu)的鋰離子通道、在不破壞結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上適當(dāng)增加配體組成離子的半徑以降低鋰離子遷移活化能、優(yōu)化組成元素比例或部分元素取代可使電導(dǎo)率發(fā)生數(shù)量級(jí)變化、利用柔性固體聚合物電解質(zhì)填充正極/電解質(zhì)界面空隙等。

固態(tài)電池技術(shù)、智能裝備與市場(chǎng)應(yīng)用研討會(huì)討論環(huán)節(jié)

固態(tài)電池市場(chǎng)會(huì)以怎樣的方式點(diǎn)燃？我們拭目以待！