三元鋰電池被固態(tài)電池取代的節(jié)奏正在變快。

近日，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所宣布，由其牽頭承擔(dān)的納米先導(dǎo)專項“全固態(tài)電池”課題已通過驗收，這一技術(shù)進(jìn)步將進(jìn)一步推動國內(nèi)全固態(tài)鋰電池的規(guī)模應(yīng)用。

此消息一出，立即在電池行業(yè)中引起巨大反響。

業(yè)內(nèi)人士告訴第一電動網(wǎng)：“以目前的三元鋰電池的技術(shù)路線，動力電池能量密度單體要做到350Wh／kg的目標(biāo)，在五年內(nèi)基本不可能實現(xiàn)。而且，即便實現(xiàn)了，安全性也無法得到保障。因此，固態(tài)電池商業(yè)化能否突破，對汽車電動化的前景影響重大。”

作為電動汽車的核心，電池領(lǐng)域的突破無疑將對電池乃至汽車領(lǐng)域的發(fā)展產(chǎn)生重大影響，那么，固態(tài)電池能否馬上取代三元鋰電池？距離市場化還有多遠(yuǎn)？

三元鋰電池的天然缺陷：能量密度和穩(wěn)定性相互矛盾

“某一家企業(yè)單去年一年就有60起電動汽車燃燒爆炸事故。”在剛剛舉辦的中日韓鋰電論壇上，北京大學(xué)新能源材料與技術(shù)實驗室主任其魯教授透漏。

其教授認(rèn)為，三元鋰電池存在很多缺陷，安全問題十分令人擔(dān)憂。“無論從化學(xué)結(jié)構(gòu)來講，還是從電池結(jié)構(gòu)來講，三元材料都非常容易發(fā)熱。如果不能把熱量及時傳導(dǎo)出去，電池就有爆炸的風(fēng)險。然而現(xiàn)階段，在電池的安全性、可靠性上，還沒有完善的解決辦法。“

除安全問題外，就增加電動汽車?yán)m(xù)航角度而言，三元鋰電池的單體能量密度也已接近極限，難以被突破。電池包供應(yīng)商正力蔚來常務(wù)副總裁周楠告訴第一電動：“現(xiàn)在，無論是行業(yè)政策，還是市場需求，新能源汽車對動力電池能量密度的要求都很高。在現(xiàn)有技術(shù)路線的體系下，要提高能量密度，只能提高鎳材料或者添加CA，但高鎳的熱穩(wěn)定性很差。所以，傳統(tǒng)的電池一旦能量密度提高，也意味著穩(wěn)定性的下降，電池內(nèi)部熱反應(yīng)會非常劇烈，安全就成了很大的問題。”

正因為這樣的原因，國家“863”計劃節(jié)能與新能源汽車重大項目總體專家組專家肖成偉曾公開表示，三元鋰離子動力電池目前已經(jīng)看到能量密度的“天花板”了，高鎳材料、碳硅負(fù)極的鋰電池單體能量密度最高應(yīng)該在300Wh／kg左右，正負(fù)不超過20Wh／kg。

按照國家動力電池技術(shù)路線圖的規(guī)劃，2020年鋰離子電池的單體能量密度目標(biāo)為350Wh／kg。從目前來看，這一目標(biāo)已然不能實現(xiàn)。

而為了保證動力電池的高能量密度和安全性，固態(tài)電池研發(fā)的進(jìn)展，給這個行業(yè)帶來了光和亮。

國內(nèi)外企業(yè)爭相布局，固態(tài)電池成趨勢

固態(tài)電池，顧名思義是一種使用固體電極和固體電解質(zhì)的電池。由于固態(tài)電池電極和電解質(zhì)都由固態(tài)物質(zhì)制成，其固態(tài)電解質(zhì)不可燃、無腐蝕、不揮發(fā)、不漏液，同時也克服了鋰枝晶現(xiàn)象，即使被加熱到非常高的溫度，也不會著火，因而安全性更高。搭載全固態(tài)鋰電池的汽車，自燃概率會大大降低?？梢哉f，是下一代新能源汽車動力電池的理想對象。

目前，越來越多的國內(nèi)外企業(yè)和研究機構(gòu)將重心集中到了全固態(tài)鋰電池上，也有不少汽車廠商都透露過基于固態(tài)電池打造電動汽車的計劃。比如，大眾曾宣布計劃研發(fā)續(xù)航1000km固態(tài)電池；豐田汽車預(yù)計2022年完成固態(tài)電池的研發(fā)工作，并計劃于2030年實現(xiàn)量產(chǎn)；日本經(jīng)濟(jì)省更是在2017年宣布出資16億日元，聯(lián)合豐田、本田、日產(chǎn)、松下、GS湯淺、東麗、旭化成、三井化學(xué)、三菱化學(xué)等國內(nèi)頂級產(chǎn)業(yè)鏈力量，共同研發(fā)固態(tài)電池，希望2030年實現(xiàn)800公里續(xù)航目標(biāo)。

國家新能源汽車重點科技專項首席專家歐陽明高院士也曾指出，國內(nèi)不少科研院所、企業(yè)布局固態(tài)電池領(lǐng)域，中科院寧波材料所跟贛鋒鋰業(yè)合作，正在推進(jìn)其產(chǎn)業(yè)化，計劃2019年量產(chǎn)固態(tài)電池。

作為新能源汽車的“心臟”，動力電池?zé)o疑會決定新能源汽車的未來。業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為，動力電池未來發(fā)展路徑是電解質(zhì)從液態(tài)、半固態(tài)、固液混合到固態(tài)，最終必將實現(xiàn)全固態(tài)的過程。這促使初創(chuàng)公司，大學(xué)和特斯拉等知名巨頭對電池技術(shù)的新一輪投資和研究。

豐田的時間表相對靠譜，固態(tài)電池量產(chǎn)可能要等到2030年

然而，固態(tài)電池想要進(jìn)一步發(fā)展，尚需解決多重難題。

周楠告訴第一電動：“固態(tài)電解質(zhì)是固態(tài)電池發(fā)展的關(guān)鍵，固態(tài)電池沒有液體的浸潤，同時也不需要隔膜，只用把固態(tài)電解質(zhì)當(dāng)成隔膜，放在正極極片和負(fù)極極片當(dāng)中，那么金屬物質(zhì)的材料就變得尤為關(guān)鍵。”

電解質(zhì)材料是全固態(tài)鋰電池技術(shù)的核心，目前固態(tài)電解質(zhì)的研究主要集中在三大類材料：聚合物、氧化物和硫化物。聚合物高溫性能好，已經(jīng)有商業(yè)化的應(yīng)用案例；氧化物循環(huán)性能良好，適用于薄膜柔性結(jié)構(gòu)；硫化物電導(dǎo)率最高，是未來主要方向。

不過，目前還有幾個具體難題需要克服：

一是界面的導(dǎo)電率，固態(tài)電池導(dǎo)電率要維持在在適當(dāng)?shù)乃?，不能過高，也不能過低，這樣的材料非常難開發(fā)。

二是沒有找到即兼顧高倍率又能快充的復(fù)合性材料，現(xiàn)在用的固態(tài)電解質(zhì)材料只能容納其中某一方面特性。

一位不愿具名的業(yè)內(nèi)人士也表達(dá)了相同的看法。他認(rèn)為：“固態(tài)電解質(zhì)具有高的電阻，在功率密度方面還存在一些待解決的問題，需要從固態(tài)電解質(zhì)、正負(fù)極材料上著手。電導(dǎo)率、電池倍率、電池制備效率、成本控制方面都存在不小的挑戰(zhàn)，一旦這些問題能夠有效解決，必將在未來掀起一場新的電池革命。”

既然困難重重，固態(tài)電池在新能源汽車上的全面應(yīng)用，還有多長的路要走？

歐陽明高曾表示，預(yù)計全固態(tài)鋰電池會在2025－2030年之間取得突破。今年5月，豐田動力總成部門的總經(jīng)理Shinzuo Abe透露：“豐田期望在2020年以后能制造出固態(tài)電池，但若要實現(xiàn)固態(tài)電池的量產(chǎn)，還需要等到2030年以后。”

已在電池行業(yè)深耕十幾年的周楠向第一電動坦言：“從跟以往的經(jīng)驗來看，豐田計劃和實際情況基本上是能達(dá)到一致的。也許在最近這幾年里，他們就能夠推出固態(tài)電池，但具體產(chǎn)能是怎么樣，成本能不能適應(yīng)市場，還要打一個大大的問號。”

國內(nèi)車市雖然蒙上了一層陰霾，但是在這陰霾之下，仍有一股強勢的火苗在奮力燃燒。數(shù)據(jù)顯示，在車市負(fù)增長的環(huán)境中，新能源汽車的市場表現(xiàn)又給人以希望，2018年新能源汽車產(chǎn)銷分別完成127．05萬輛和125．62萬輛，比上年同期分別增長59．92％和61．74％。值得注意的是，這其中純電動汽車產(chǎn)銷分別為98．56萬輛和98．37萬輛，比上年同期分別增長47．85％和50．83％。由此可以看出，新能源汽車市場正在以較快速度擴大，然而對于新能源汽車來講，三電技術(shù)是新能源汽車發(fā)展的重中之重。

有意思的是，在這之中，多數(shù)汽車選擇自己研發(fā)電控及電機技術(shù)，而電池包來自各個供應(yīng)商。如此看來，新能源汽車的發(fā)展與動力電池行業(yè)息息相關(guān)。目前電池產(chǎn)業(yè)擁有數(shù)十個電池廠商，可是在不少行業(yè)內(nèi)人士看來，有些企業(yè)只是謀求在動力電池行業(yè)中分一杯羹，造成了行業(yè)內(nèi)發(fā)展水平參差不齊的現(xiàn)象。

為進(jìn)一步加強鋰離子電池行業(yè)管理，推動產(chǎn)業(yè)加快轉(zhuǎn)型升級，工信部在2015年頒布了《鋰離子電池行業(yè)規(guī)范條件》（以下稱規(guī)范）和《鋰離子電池行業(yè)規(guī)范公告管理暫行辦法》（以下稱暫行辦法），并且在今年1月2日公開征求對《鋰離子電池行業(yè)規(guī)范條件（2018年本）》（以下稱規(guī)范2018年本）和《鋰離子電池行業(yè)規(guī)范公告管理暫行辦法（2018年本）》（以下稱暫行辦法2018年本）的意見，新的修訂版就將明天（2月15日）正式施行。

為此，吳聲汽車記者對新舊版本的文件做了比對，進(jìn)行梳理。吳聲汽車記者注意到，對比之前發(fā)布的文件，修訂后的《規(guī)范條件》和《管理暫行辦法》在技術(shù)、材料，以及管理等多方面有了新的要求。

強調(diào)技術(shù)升級 取消規(guī)模限制

《規(guī)范》中曾提到企業(yè)應(yīng)滿足多項規(guī)模要求：電池年產(chǎn)能不低于1億瓦時；正極材料年產(chǎn)能不低于2000噸；負(fù)極材料年產(chǎn)能不低于2000噸；隔膜年產(chǎn)能不低于2000萬平方米；電解液年產(chǎn)能不低于2000噸，電解質(zhì)產(chǎn)能不低于500噸。

然而，《規(guī)范2018年本》取消了對生產(chǎn)規(guī)模的相關(guān)要求，而是針對技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)指標(biāo)提出了要求，主要包括兩點：一是應(yīng)具有電池正負(fù)極材料鐵、鋅、銅等金屬有害雜質(zhì)檢測能力，檢測精度由不低于1ppm，精確到不低于10ppb，要求提高了100倍；二是規(guī)定研發(fā)經(jīng)費不得低于當(dāng)年企業(yè)主營業(yè)務(wù)收入的3％。

除此外，《規(guī)范2018年本》不再要求企業(yè)必須具有高新技術(shù)企業(yè)資質(zhì)或省級以上獨立研發(fā)機構(gòu)、技術(shù)中心，改為鼓勵企業(yè)取得高新技術(shù)企業(yè)資質(zhì)或省級以上研發(fā)機構(gòu)、技術(shù)中心。有行業(yè)專家表示，這一調(diào)整似乎意味著將鋰離子電池行業(yè)未來的發(fā)展交給市場，可以在行業(yè)中淘汰不合格企業(yè)，從而促進(jìn)鋰離子電池行業(yè)健康發(fā)展。

鼓勵智能制造

相較舊版而言，《規(guī)范2018年本》增加了智能制造和綠色制造的相關(guān)規(guī)定。

在智能制造方面，鼓勵企業(yè)加強頂層設(shè)計，促進(jìn)自動化裝備升級，推動自動化水平提高；鼓勵企業(yè)推動生產(chǎn)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)與數(shù)據(jù)采集，推動企業(yè)數(shù)字化建設(shè)；鼓勵企業(yè)降低運營成本，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率，降低產(chǎn)品不良品率，提高能源利用率，將自動化、信息化及智能化等貫穿各個環(huán)節(jié)。

倡導(dǎo)綠色制造

在綠色制造方面則特別提出，鼓勵企業(yè)打造綠色供應(yīng)鏈，建立以資源節(jié)約、環(huán)境友好為導(dǎo)向的采購、生產(chǎn)、營銷、回收及物流體系，促進(jìn)供應(yīng)鏈中的利益相關(guān)方遵守行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，落實生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度，建立廢棄鋰離子電池回收處理體系。

強化監(jiān)督管理

在監(jiān)督管理層面，《規(guī)范2018年本》相較于《規(guī)范》有所增加，明確提到各級工業(yè)和信息化主管部門會同有關(guān)部門對當(dāng)?shù)仄髽I(yè)執(zhí)行本規(guī)范條件的情況進(jìn)行現(xiàn)場核實。工業(yè)和信息化部組織研究機構(gòu)、檢測機構(gòu)對企業(yè)進(jìn)行檢查，定期公告符合本規(guī)范條件的企業(yè)名單，并會同有關(guān)部門組織相關(guān)機構(gòu)對已公告企業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行抽查，實行社會監(jiān)督、動態(tài)管理。

根據(jù)《暫行辦法2018年本》，工信部負(fù)責(zé)全國鋰離子電池行業(yè)規(guī)范公告管理工作，組織對企業(yè)申請材料進(jìn)行復(fù)核、抽檢、公示及公告，發(fā)布鋰離子電池行業(yè)規(guī)范公告名單并實施動態(tài)管理。企業(yè)申報時上一年實際產(chǎn)量應(yīng)不低于實際產(chǎn)能的50％。同時也要求，企業(yè)嚴(yán)格控制新上單純擴大產(chǎn)能、技術(shù)水平低的鋰離子電池（含配套）項目。對促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本等確有必要的新建和改擴建項目，由行業(yè)主管部門按照相關(guān)規(guī)定組織論證，論證通過可予以實施。

電池與上游材料、整車企業(yè)、環(huán)境保護(hù)、及其他環(huán)節(jié)的協(xié)同發(fā)展，以及動力電池的技術(shù)突破將直接影響動力電池，乃至新能源汽車的發(fā)展前景。當(dāng)前，電池產(chǎn)業(yè)鏈還需要通過制定產(chǎn)期發(fā)展規(guī)劃、嚴(yán)控資源開采、加快電池回收體系建設(shè)、突破核心技術(shù)、加強協(xié)同合作等來創(chuàng)造動力電池產(chǎn)業(yè)良好的發(fā)展環(huán)境，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)健康、可持續(xù)發(fā)展。

在行業(yè)人士眼中，新政的簡化了對鋰離子電池四大材料企業(yè)的產(chǎn)能和工藝技術(shù)參數(shù)要求，將技術(shù)主導(dǎo)權(quán)進(jìn)一步歸還給企業(yè)，與此同時一些技術(shù)不達(dá)標(biāo)的落后產(chǎn)能也將逐漸被市場淘汰。而針對鋰離子電池的上游材料生產(chǎn)企業(yè)質(zhì)量檢測的標(biāo)準(zhǔn)提高，無疑也將對包括新能源車用動力電池在內(nèi)的相關(guān)鋰電原材料質(zhì)量提升有著重要意義。同樣，在崔東樹看來，電池技術(shù)路線很重要，如果技術(shù)方向正確，其未來發(fā)展就會很順利，政策也會使其受益。