接前文《豐田結(jié)盟推進(jìn)固態(tài)電池，產(chǎn)業(yè)化和規(guī)模應(yīng)用還有多遠(yuǎn)？》所言，我們并不清楚豐田的底牌，燃料電池代表的FCV路線和固態(tài)電池代表的純電動(dòng)路線，到底哪個(gè)是煙霧彈？所以在豐田之外，我們還有必要根據(jù)整個(gè)行業(yè)當(dāng)前的實(shí)際開發(fā)狀態(tài)，來評(píng)估固態(tài)電池從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)化的動(dòng)向。

 

豐田歐洲首席執(zhí)行官Didier Leroy認(rèn)為，豐田固態(tài)電池技術(shù)有望大大提高純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程，并徹底改變目前新能源汽車行業(yè)的游戲規(guī)則。而其他企業(yè)也認(rèn)為這是他們關(guān)注的重點(diǎn)。

 

下面是固態(tài)電池開發(fā)路徑中涉及的幾類過渡性的電池技術(shù)：

 

半固態(tài)電池（Half solid）是指正極與負(fù)極間采用固體電解質(zhì)隔開，但某一極仍添加少量電解液的結(jié)構(gòu)

 

固態(tài)電池（Nearly solid）是指電解質(zhì)采用固體加固化的液體組合的電池體系

 

全固態(tài)電池（All Solid）是指所有電芯材料全部為真正意義上的固體材料的電池

 

從液態(tài)鋰離子到全固態(tài)金屬鋰電池逐步發(fā)展路線，引用自 《固態(tài)鋰電池研發(fā)愿景和策略》

 

在這個(gè)發(fā)展過程中，我們需要從專利、制造工藝、原材料等幾個(gè)角度來探測固態(tài)電池的布局，從而判斷現(xiàn)有鋰電池體系在未來5~10年可能進(jìn)行的轉(zhuǎn)變，在這個(gè)過程中，鋰電池設(shè)備提供商、鋰電池材料提供商和電池單體制造廠家都會(huì)產(chǎn)生一系列的革新和變化。

 

一、電池專利分析

 

電池專利是衡量電池及整車企業(yè)在電池領(lǐng)域研究水平的一個(gè)重要指標(biāo)。通過對(duì)專利進(jìn)行分析，我們可以大概分析和整理在一個(gè)技術(shù)分支方向上的研究投入究竟有多少（當(dāng)然客觀上存在大量的煙霧彈）。

 

下面的專利分析結(jié)果顯示了廠家在不同技術(shù)方向上的儲(chǔ)備。

 

首先看一下材料的發(fā)展趨勢，隨著固態(tài)電池的發(fā)展，NCM523和石墨/硬碳負(fù)極的電池材料需求會(huì)在接下來面臨變革。對(duì)于材料來說，可能意味著后續(xù)會(huì)有較大的變化，最直接受影響的是電解質(zhì)和隔膜，后續(xù)正負(fù)極材料也會(huì)隨之進(jìn)行演變。

 

1）基于聚合物固態(tài)鋰離子電池一般采用印刷、涂布及卷對(duì)卷技術(shù)

 

2）而面向硫化物和氧化物電解質(zhì)的固態(tài)電池，其整個(gè)制造工藝跟傳統(tǒng)鋰離子的制造工藝是完全不一樣的，每一步都需要新的制造設(shè)備

 

液相法工藝：通過將材料分散或溶解在溶劑中，進(jìn)而使顆粒微細(xì)化或混合。在被稱為碳副本的球殼狀碳素材料內(nèi)，注入電解質(zhì)材料LGPS，通過溶劑使LGPS分散并與CR混合形成正極層。向電池加壓時(shí)，除了初始衰減外，后續(xù)幾乎不發(fā)生容量衰減。

 

 

采用R2R工藝實(shí)現(xiàn)電解質(zhì)薄片化：R2R工藝中，將極片狀的正極、負(fù)極以及電解質(zhì)貼合制作成電芯。正極或負(fù)極一般是在集流體金屬箔上面通過材料成膜形成薄片狀極片。電解質(zhì)要制作成薄片化卻非常不容易。ORIST和泉中心與大阪府立大學(xué)辰巳砂研究室共同開發(fā)的采用R2R工藝的電解質(zhì)薄片。通過在聚酰亞胺膜中打開貫通孔，在其中填充電解質(zhì)材料制作完成。聚酰亞胺充當(dāng)支撐結(jié)構(gòu)的作用， 盡管只有20m的很薄的一個(gè)厚度，也能維持柔性且保持自身的形狀。電極層極片則由產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所等開發(fā)，目前采用的是非R2R的貼合方式制作，這塊比較高深，需要仔細(xì)整理，在此參考文獻(xiàn)4的一些介紹。）