打破锂电池瓶颈固态电池产业化有多远？-北极星储能网

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编者按

虽然固态电池技术早已诞生，但要实现产业化并替代传统的锂离子电池仍需要较长过程，未来5-10年内锂离子电池仍将是主流路线。要实现全固态电池的大规模产业化，技术突破很关键，而且材料、工艺、设备都需要相应提升。

在电动汽车领域，如何通过持续提升动力电池的能量密度来提高单次充电续航里程，已经成为产业界和学术界所共同面临的问题和挑战之一。

按照《节能与新能源汽车技术路线图》，2020年的纯电动汽车动力电池的能量密度目标为350wh/kg，2025年目标为400wh/kg，2030年目标为500wh/kg。

业内指出，2020年能量密度可以通过对现有材料体系的潜力挖掘实现(即高镍三元+硅碳负极)，2020年后需要通过材料和电池体系的升级来完成。

“如果能量密度进一步提高，一定从现在开始就要考虑固态锂电池。”中国工程院陈立泉院士看来，电动汽车产业中长期发展需要进行技术储备，而固态电池有望成为我国下一代车用动力电池主导技术路线。“发展固态电池，刻不容缓”。

除了可以达到更高的能量密度这一优势以外，固态电池还具有更安全、循环性更好、成本更低等优点，这主要是因为固态电池可能具备以下十大性质：有望抑制锂枝晶，不易燃烧、不易爆炸，无持续界面反应，无电解液泄露、干涸问题，高温性能更好，无胀气，原材料纯度要求降低，正极选择面宽，非活性物质体积量减少，电芯内部可串联。

目前，日韩、美国、欧洲等多个国家都已经开始布局固态电池，但基本都处于小容量样品电芯阶段。在我国也已经有中科院物理所、中科院化学所、大连化物所、宁德时代、天津力神、中航锂电等十余家研究机构和企业对固态电池展开研究。国内外主流的技术方向有聚合物固态电池、薄膜固态电池、硫化物电解质基固态电池等。

虽然固态电池在多方面表现出明显优势，但同时也有一些需要解决的问题：固体电解质材料导电率低、内阻较大；固态电解质、电极间界面阻抗大，界面相容性较差，界面锂离子电导率较低，固态电解质在充放电过程中体积膨胀和收缩，导致界面容易分离；有待设计和构建与固态电解质相匹配的电极，研究和开发出适合于固态电解质的锂离子电池体系；制备工艺复杂、成本较高等。

虽然说固态电池理论能量密度高，但是由于其电导率低，目前产业化的固态电池实际输出能量密度仍然较低，如法国BatScap目前批量应用的固态电池能量密度仅为100Wh/kg，远低于其理论水平。

要实现固态电池产业化，需要从以下几个方面入手：❶确定一种或几种成熟的生产工艺，提高规模化效应，降低使用成本；❷形成标准化的产品，提高生产效率及良品率；❸寻找合适的材料体系，解决输出能量密度低和锂枝晶问题。

GGII认为，虽然固态电池技术早已诞生，但要实现产业化并替代传统的锂离子电池仍需要较长过程，未来5-10年内锂离子电池仍将是主流路线。要实现全固态电池的大规模产业化，技术突破很关键，而且材料、工艺、设备都需要相应提升。

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