固态电池量产新技术研究论文

根据中汽协公布最新产销数据，今年首月新能源汽车下滑较为严重，产销分别为万辆和万辆，同比分别下滑和，这是自2019年7月份补贴退坡后，我国新能源汽车销量连续第7个月同比下滑。

尽管近期销量表现不佳，但对于未来新能源汽车市场的走向，很多人还是看好的。在特斯拉股价一路上涨的带动下，无论是供应商宁德时代，还是整车企业，与新能源汽车相关的股票基本都经历了一波涨停。

同时在接下来的一年中，将有不少车企的新能源产品陆续进入市场。但不得不提的是，目前新能源汽车的发展进入了一个瓶颈期，产品差异化优势并不明显，趋于同质化。很多企业想尽量缩短这一瓶颈期，于是他们瞄准了固态电池。

重金落子固态电

近日，戴姆勒牵手加拿大魁北克水电公司，共同开发固态电池技术，加速固态电池量产应用。戴姆勒表示，电池是电动汽车的关键零部件，固态电池将是下一个关键技术，在近年有可能看到乘用车固态电池原型产品。

同时，魁北克水电公司在1月31日曾宣布，公司将帮助约翰·古迪纳夫和玛丽亚·海伦娜·布拉加的创新型固体玻璃电解质获得专利许可，并在此基础上，通过戴姆勒公司的帮助开发固态电池技术，一旦该固态电池达到量产状态，将在戴姆勒旗下电动汽车上使用。

丰田也掩饰不住要加大马力进军电动化市场的决心，近日宣布与松下合作成立新公司，开发和生产方形锂离子电池、固态电池以及研发“下一代”电池，新公司命名为泰星能源解决方案有限公司，成立时间拟定于2020年4月1日。

其实，戴姆勒和丰田并不算最早入局固态电池的车企，在2018年，现代宣布投资位于马萨诸塞州的Ionic Materials公司，进行固态电池研发工作，并计划将于2025年实现固态电池量产。同样是在2018年，大众投资1亿美元与QuantumScape公司建立一个新的合资公司,计划在2025年前建立固态电池生产线，并表示两家公司将共同努力,在固态电池领域发力,最终计划是实现固态电池的产业化生产。

此外，宝马除了自建电芯研发中心,研发固态电池技术外，还于Solid Power在固态电池方面达成深度合作,有望于2026年实现固态电池量产。知难而退的戴森在放弃造车之后并没有放弃对固态电池的研究，戴森曾在声明中表示将继续将专注于制造固态电池这一艰巨任务。除了国外车企，上汽、长城、比亚迪等国内车企也在默默研发，车企纷纷入局固态电池，难道是锂离子电池不够“香”吗？

锂离子电池的终结者

科学界普遍认为，锂离子电池已经达到了极限，而采用锂、钠制成的玻璃化合物为传导物质的固态锂电池技术则被一致看成是锂离子电池的替代品。

几年前，新能源汽车作为乘用车市场的闯入者，有着很明显的一个短板——续航里程短。而续航里程又是消费者选购时最在意的一项产品参数，得“长续航”者得天下，于是车企纷纷提高续航。于是几年的时间续航里程很快从最初的160公里，提高到现在的超500公里。

无论是磷酸铁锂电池还是三元锂电池，车企对于动力电池的宣传主要为两方面，一方面是电池容量，另一方面是能量密度。在能量密度方面，据《中国制造2025》中明确的动力电池发展规划：到2020年，中国动力电池单体能量密度要达到300Wh/kg；到2025年，单体能量密度达到400Wh/kg。

但从目前来看，无论是国内动力电池独角兽宁德时代还是全球动力电池佼佼者松下，目前能量产装车的最高能量密度电芯大约在260～280Wh/kg，主流车型采用的量产电池水平都在180～220Wh/kg左右，距离规划中提到的300Wh/kg还有一定的距离。此外，在综合到安全等各类指标后，行业专家预测锂离子电池的单体能量密度极限为300Wh/kg。

固态电池则不同，目前有些公司研发的双电解液半固态电池就已经达到了350Wh/kg单体能量密度；中科院多个研究所也已经研发出300Wh/kg的动力电池，并与合作单位推进产业化；SF Motors旗下部门TeraWatt Technology在2019年8月份宣布推出固态电池设计原型,该电池的能量密度达432Wh/kg，这种能量密度可以直接达到规划中2025年的目标。搭载固态动力电池的新能源汽车的续航也将突破新的高度，可能超过800公里，甚至是达到1000公里。

提振新能源行业

除了在能量密度上超越锂离子电池，固态电池还有很多其他优秀品质，如安全性。据不完全统计,至今与动力电池相关的电动汽车自燃事故至少有40余起，仅在2019年国内发生自燃事件就涉及蔚来、特斯拉、比亚迪、吉利、北汽、江淮、云度等品牌。

锂离子电池如果过充或遭到撞击，很有可能损坏隔膜，进而导致发生短路，引起火灾。而固态电解质具有不可燃、不腐蚀、不挥发、不漏液等优势，此外，作为动力电池还能省掉电池包外壳、冷却等系统，节约空间、减轻重量、减少内阻力，提高循环寿命。

尽管有着不少优点，但是固态电池的规模化生产到应用并不是没有面临困难，固态电池在固态电解质的导电率、内阻界面阻抗及相容性上存在着问题，导致短时间内尚不能量产应用于市场；生产成本昂贵，仅生产满足智能手机需要固态电池成本就需要约为万美元。鉴于此，很多企业持观望态度，特斯拉CEO马斯克便是代表，“固态电池有一定前景，但是距离技术成熟还需要时间，目前也不足以改变特斯拉的战略。”

确实如此，目前固态电池还仅限于实验室阶段，距离要实现量产还需要相当长一段时间。但股市却早早对固态电池敏感起来，赣锋锂业最近一个月上涨，上榜深股通3次，外资累计净买入亿；近两个月上涨，上榜深股通3次，外资累计净买入亿，可谓是十分活跃。

今年1月由于春节假期较往年提前，当月有效销售时间减少，导致新能源销量下滑。在接下来的几个月中，受疫情影响，车市复苏仍需一段时间，新能源汽车行业将受到很大程度的打击。而此时不断传来与固态电池相关的消息，对于新能源汽车行业来说确实是一剂有提振疗效的良药。

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

本文将介绍国外在固态电池的发展现状：

日本：

2018年7月，日本国立研究机构——新能源产业技术综合开发机构(NEDO)宣称，日本部分企业(包括丰田、松下等23家 汽车 、电池和材料企业)及15家学术机构将在未来5年内联合研发电动车全固态锂电池。目前第二阶段固态锂离子电池研发项目已经启动，预计将投资100亿日元(约合人民币亿元)。

在整车厂商的研究进展方面，丰田 汽车 凭借雄厚的技术经验积累处于领先地位：2018年9月，丰田披露了其全固态电池的框架，并计划于本世纪20年代初实现商业化。

丰田全固态电池基础就是降低固态电池内电阻的技术。凭借该技术，丰田将全固态电池的能量输出密度(按照体积)提高至约。同时，成功将能量密度提高至400Wh/L，比2010年左右生产的锂离子(Li-ion)电池的能量密度高一倍。

但是目前丰田的全固态电池的性能远远比不上现有的锂离子电池。因此，为了使固态电池可以尽早商业化，丰田正努力提高其性能。

韩国：

韩国企业选择抱团研发固态电池技术：

2018年11月消息，韩国三大蓄电池厂商LG化学、三星SDI和SKI将联手开发固态电池、锂金属电池和锂硫电池，此外，它们将成立一个规模1000亿韩元(约合9000万美元)的基金，来打造下一代电池产业生态系统。

三星SDI在2017年北美车展便已展出过固态电池和基于21700圆柱电芯的电池模组；LG化学本身在固态电池的研发上也有布局。

整车厂商现代 汽车 则选择投资材料技术公司——位于马萨诸塞州的初创固态电池材料企业Ionic Materials来布局固态电池，推动电池技术发展。有业内人士透露，现代正通过南阳研发中心(Namyang R&D Center)旗下的电池研发团队进行固态电池的研发，目前已取得一定的技术水平，预计2025年可实现固态电池量产。

德国：

德国政府在资金上给予了固态电池研发工作支持。

据外媒报道，为了减少德国车企对于中日韩电池供应商的依赖，德国总理默克尔将计划拨发10亿欧元用于支持德国的一家电池生产商，同时也将资助一家电池研发机构，用于开发下一代的固态电池。

宝马：宝马一方面在自建电芯研发中心，研发固态电池技术并有望于2026年实现固态电池突破性进展并随后量产。另一方面，宝马也积极和Solid Power在固态电池方面深度合作，快速提升电池研发能力。

大众：老牌 汽车 厂商大众此前宣布将计划自主生产固态电池，可能从2024或2025年开始批量生产，工厂或将建在欧洲或德国。此外，大众还获得了美国外国投资委员会(CFIUS)的许可，同意其向电池技术公司－QuantumScape投资1亿美元成为QuantumScape最大股东，增持股份。QuantumScape拥有200多项固态电池技术专利和专利申请量，这将为大众研发固态电池提供强有力的帮助。目标在2025年前建立固态电池生产线。

美国：

2018年10月，菲斯克宣称其新款固态锂电池充电仅需9分钟，并将实现量产。此后，该公司的固态电池技术获得了重型机械制造商卡特彼勒(Caterpillar)的投资，但并未透露具体投资数额。菲斯克表示，正申请专利的菲斯克柔性固态电池的成本每千瓦时不到100美元，可用于建筑、储能、交通和采矿业。预计将于2018-2033年间实现商业化。

英国：

2018年10月，Ricardo宣布与4家机构/企业合作开展PowerDrive Line项目，目的是建立固态电池的预试验线，并为固态电池材料供应链开发流程。

项目合作方包括Ilika technologies公司、英国技术创新中心－ Centre for Process Innovation、本田欧洲研发中心(Honda R＆D Europe)以及英国伦敦大学学院(University College)。

澳洲：

2018年10月，澳洲马格尼斯资源有限公司(Magnis Resources Limited)宣布其合作伙伴C4V(Charge CCCV)已经生产出固态电池的原型。该原型电池容量目前为380Wh/kg和700Wh/L，预计进一步优化可达400Wh/kg和750Wh/L。该新型电池降低了生产成本，并且无需使用钴金属，减少了制约因素。

C4V计划将于2019年第二个季度开始商业生产。