全固態(tài)鋰電池面臨的挑戰(zhàn)有哪些
來源：寶鄂實業(yè)
2019-02-24 16:06
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固態(tài)電池發(fā)展目前面臨著諸多挑戰(zhàn)，由于固態(tài)電池的電解質材料均為固體，導電過程是點接觸，因此電池制造過程中需解決基于界面阻抗的問題。
此外，因所有電池在充電和放電過程中均會產生體積膨脹和收縮，液態(tài)電池的忍耐度較大，但固態(tài)電池有可能會出現(xiàn)裂開的情況，就現(xiàn)階段技術水平而言，固態(tài)電池的循環(huán)設備還有較大的提升空間。
問題之一：成本依然偏高，制備工藝復雜，技術不夠成熟
目前的全固態(tài)鋰電池的電解質主要有有機和無機兩大體系，成本總體偏高，尤其是無機體系的電池很多采用CVD/PVD等復雜的工藝制備，生產（沉積薄膜）速度慢，成本昂貴，單體電池容量很小，往往只適合做小型電子器件用的電池。
不僅如此，全固態(tài)電池現(xiàn)在的制備技術成熟度總體一般，能形成規(guī)模產能的企業(yè)非常有限，技術規(guī)?；瘮U產需要克服的困難還有很多，仍處于推廣發(fā)展期。
問題之二：快充不現(xiàn)實
目前全固態(tài)電池的倍率性能整體偏低，內阻較大，高倍率放電時壓降較大，如果想指望該類技術能在近期解決電池快充的問題，基本上是不可能的。
目前市面上有些使用全固態(tài)電池的產品，實際上都不是在室溫下工作的，最典型的例子就是法國已經(jīng)在運行的3000余輛使用全固態(tài)電池的出租車（電芯能量密度可以達到260Wh/kg，優(yōu)于現(xiàn)在商用的普通鋰離子電池）。
問題之三：暫時無法大規(guī)模商業(yè)化
作為電動汽車電池的資深專家，全電池咨詢公司總裁梅納海姆·安德曼指出：“當前，電動汽車采用的固態(tài)電池仍處于研究階段，目前還無法確定商業(yè)化的時間表，由于固態(tài)電池不太可能選用鋰離子電池所用的各種化學材料，預計其售價將非常高，而且量產難度也很大。”
此外，雖然豐田方面表示，固態(tài)電池的充電時間比鋰電池縮短一倍，但與此同時，固態(tài)電池的性能極易受溫度影響。也就是說，固態(tài)電池很可能在溫度稍高的情況下才能實現(xiàn)真正的快充效果。
因此，不少業(yè)內人士也對豐田的計劃持懷疑態(tài)度，認為豐田量產固態(tài)電池組難度不小。
上述這些說法似乎驗證了馬斯克所言非虛，“固態(tài)電池技術并未上路，還處在研發(fā)階段”。不過，雖然目前還無法確定豐田致力于開發(fā)的固態(tài)電池將走向何方，但如果豐田能真正推動其發(fā)展并應用，電動汽車電池行業(yè)將迎來顛覆性的變革，就如同當年豐田推出普銳斯，一舉占據(jù)了混合動力汽車市場的半壁江山一樣。
企業(yè)的固態(tài)電池布局
現(xiàn)在已經(jīng)有許多start-ups以及傳統(tǒng)工業(yè)巨頭公司投入到了全固態(tài)電池行業(yè)中。
豐田、松下、三星、三菱以及國內的寧德時代等電池行業(yè)領軍企業(yè)都已經(jīng)積極布局固態(tài)電池的儲備研發(fā)。
相對而言，技術成熟度較高、技術沉淀較深的當屬法國的Bolloré、美國Sakti3和日本豐田。這三家也分別代表了以聚合物、氧化物和硫化物三大固態(tài)電解質的典型技術開發(fā)方向。
在歐洲比較出名的Bolloré，采用的是聚合物電解質體系，三星采用的則是硫化物電解質體系。英國富豪詹姆斯-戴森(JamesDyson)在2015年公司收購了固態(tài)電池企業(yè)Sakti3，2016年8月，戴森表示，將出資14億美元興建一座電池工廠。德國汽車零部件巨頭博世(BOSCH)，2015年收購美國電池公司“Seeo”。博世和Seeo然后與日本著名的GSYUASA(湯淺)電池公司和三菱重工共同建立了新工廠，主攻固態(tài)陽極鋰離子電池。
2016年12月17日，寧德時代研發(fā)經(jīng)理郭永勝介紹了公司固態(tài)鋰金屬電池的研發(fā)進程，他表示，寧德時代在做固態(tài)電池之前對全球做固態(tài)電池的企業(yè)做了調研，目前該項目還處于早期階段。
寧德時代在研發(fā)過程中，也在關注固態(tài)電池的制造問題，固態(tài)電池整個制造工藝跟傳統(tǒng)的鋰離子的制造工藝不同，需要新的設備，新的工藝，所以寧德時代也同時進行工藝的研發(fā)。
總體來說，全固態(tài)電池是電池科研與工業(yè)界公認的下一步電池發(fā)展的主流方向之一已經(jīng)沒有懸念，但是具體到固態(tài)電解質的電導率、電池倍率、電池制備效率、成本控制方面，全固態(tài)電池仍然有一段路要走。
此外，因所有電池在充電和放電過程中均會產生體積膨脹和收縮，液態(tài)電池的忍耐度較大，但固態(tài)電池有可能會出現(xiàn)裂開的情況，就現(xiàn)階段技術水平而言，固態(tài)電池的循環(huán)設備還有較大的提升空間。
問題之一：成本依然偏高，制備工藝復雜，技術不夠成熟
目前的全固態(tài)鋰電池的電解質主要有有機和無機兩大體系，成本總體偏高，尤其是無機體系的電池很多采用CVD/PVD等復雜的工藝制備，生產（沉積薄膜）速度慢，成本昂貴，單體電池容量很小，往往只適合做小型電子器件用的電池。
不僅如此，全固態(tài)電池現(xiàn)在的制備技術成熟度總體一般，能形成規(guī)模產能的企業(yè)非常有限，技術規(guī)?；瘮U產需要克服的困難還有很多，仍處于推廣發(fā)展期。
問題之二：快充不現(xiàn)實
目前全固態(tài)電池的倍率性能整體偏低，內阻較大，高倍率放電時壓降較大，如果想指望該類技術能在近期解決電池快充的問題，基本上是不可能的。
目前市面上有些使用全固態(tài)電池的產品，實際上都不是在室溫下工作的，最典型的例子就是法國已經(jīng)在運行的3000余輛使用全固態(tài)電池的出租車（電芯能量密度可以達到260Wh/kg，優(yōu)于現(xiàn)在商用的普通鋰離子電池）。
問題之三：暫時無法大規(guī)模商業(yè)化
作為電動汽車電池的資深專家，全電池咨詢公司總裁梅納海姆·安德曼指出：“當前，電動汽車采用的固態(tài)電池仍處于研究階段，目前還無法確定商業(yè)化的時間表，由于固態(tài)電池不太可能選用鋰離子電池所用的各種化學材料，預計其售價將非常高，而且量產難度也很大。”
此外，雖然豐田方面表示，固態(tài)電池的充電時間比鋰電池縮短一倍，但與此同時，固態(tài)電池的性能極易受溫度影響。也就是說，固態(tài)電池很可能在溫度稍高的情況下才能實現(xiàn)真正的快充效果。
因此，不少業(yè)內人士也對豐田的計劃持懷疑態(tài)度，認為豐田量產固態(tài)電池組難度不小。
上述這些說法似乎驗證了馬斯克所言非虛，“固態(tài)電池技術并未上路，還處在研發(fā)階段”。不過，雖然目前還無法確定豐田致力于開發(fā)的固態(tài)電池將走向何方，但如果豐田能真正推動其發(fā)展并應用，電動汽車電池行業(yè)將迎來顛覆性的變革，就如同當年豐田推出普銳斯，一舉占據(jù)了混合動力汽車市場的半壁江山一樣。
企業(yè)的固態(tài)電池布局
現(xiàn)在已經(jīng)有許多start-ups以及傳統(tǒng)工業(yè)巨頭公司投入到了全固態(tài)電池行業(yè)中。
豐田、松下、三星、三菱以及國內的寧德時代等電池行業(yè)領軍企業(yè)都已經(jīng)積極布局固態(tài)電池的儲備研發(fā)。
相對而言，技術成熟度較高、技術沉淀較深的當屬法國的Bolloré、美國Sakti3和日本豐田。這三家也分別代表了以聚合物、氧化物和硫化物三大固態(tài)電解質的典型技術開發(fā)方向。
在歐洲比較出名的Bolloré，采用的是聚合物電解質體系，三星采用的則是硫化物電解質體系。英國富豪詹姆斯-戴森(JamesDyson)在2015年公司收購了固態(tài)電池企業(yè)Sakti3，2016年8月，戴森表示，將出資14億美元興建一座電池工廠。德國汽車零部件巨頭博世(BOSCH)，2015年收購美國電池公司“Seeo”。博世和Seeo然后與日本著名的GSYUASA(湯淺)電池公司和三菱重工共同建立了新工廠，主攻固態(tài)陽極鋰離子電池。
2016年12月17日，寧德時代研發(fā)經(jīng)理郭永勝介紹了公司固態(tài)鋰金屬電池的研發(fā)進程，他表示，寧德時代在做固態(tài)電池之前對全球做固態(tài)電池的企業(yè)做了調研，目前該項目還處于早期階段。
寧德時代在研發(fā)過程中，也在關注固態(tài)電池的制造問題，固態(tài)電池整個制造工藝跟傳統(tǒng)的鋰離子的制造工藝不同，需要新的設備，新的工藝，所以寧德時代也同時進行工藝的研發(fā)。
總體來說，全固態(tài)電池是電池科研與工業(yè)界公認的下一步電池發(fā)展的主流方向之一已經(jīng)沒有懸念，但是具體到固態(tài)電解質的電導率、電池倍率、電池制備效率、成本控制方面，全固態(tài)電池仍然有一段路要走。
