決戰電池之巔！固態電池能否重塑電池產業格局？

幾個月前，汽車公司菲斯克扔下一顆重磅炸彈：其最新申請的固態電池專利——它可以將電動汽車的續航能力提高到驚人的804公里（500英里），而且充電時間也縮減到短短1分鐘。在成本方面，由於材料和製造方面的進步，它的成本僅為常規鋰離子電池2020年預計成本的1/3。

Fisker稱他們的固態電池採用了三維電極，這種電極表面積是普通固態電池薄膜電極的25倍，具有較高的電子和離子電導率。

以下是這種三維電極的示意圖：

消息一出，立即驚詫了整個新能源汽車圈子。目前液態鋰電池的充電時間以小時計，配套的電動汽車續航里程很少能夠超過400公里。

例如，特斯拉的Model 3標配版續航354公里，頂配版續航499公里，在家裡或公共的240伏充電器上充滿大約需要7-8個小時。

如果消息為真，這種固態電池帶給電動汽車行業的將是革命性的變化。

其實除了菲斯科外，豐田也預計將在2022年推出固態電池。這次，飛起的「固態電池」成為業界關注的可畏後生。

眾所周知，里程焦慮一直是困擾我國新能源汽車發展的首要難題。而自從能源車補貼與能量密度直接掛鉤后，提升動力電池能量密度更成為動力電池企業市場制勝的「必殺技」。

按照國家四部委發布的《促進汽車動力電池產業發展行動方案》中提到的動力電池能量密度的關鍵指標和完成的時間節點等要求，到2020年鋰離子動力電池單體能量密度需要做到300Wh/kg，系統能量密度要做到260Wh/kg。

當下，絕大部分電池企業僅完成該指標的1/2不到。

中國工程院院士陳立泉曾表示，「固態電池的能量密度遠超三元電池。動力電池關鍵在於成本、能量密度和安全性，要達成500Wh/kg能量密度目標，只有固態電池可勝任」。

固態電池強在哪裡？

業內普遍將固態電池被視為電池技術的未來，固態電池在繼承傳統電池優點的基礎上，安全性、能量密度都有大幅進步，特別是充電時間可縮短至幾分鐘。

專家指出，固態電池能量密度的持續提升，理論上更具可行性。首先，固態鋰電池電壓平台提升，固態電解質比有機電解液普遍具有更寬的電化學窗口，有利於提升電池的能量密度;其次，固態電解質能阻隔鋰枝晶生長，材料應用體系的範圍也大幅提升，為具有更高能量密度空間的新型電池技術奠定了基礎。

當前，固態鋰電池已在較小範圍內有應用，能量密度約400Wh/Kg，預估其最大能量密度值為900Wh/Kg，有超過100%的提升空間。

再說安全性，近年來國內外多次出現新能源汽車自燃事故，原因就在於當前三元電池的電氣安全、功能安全、化學安全、機械安全方面控制仍未完善。三元電池液態電解質易燃易爆，長期使用易觸發「熱失控」，在充放電過程中鋰枝晶生長容易刺破隔膜，引起電池短路，造成安全隱患。但固態電池則沒有這樣的煩惱，其固態電解質不可燃、無腐蝕、不揮發、無漏液，同時固態電池在大電流下工作不會因出現鋰枝晶刺破隔膜而導致短路，不會在高溫下發生副反應產生氣體發生燃燒，因此搭載固態鋰電池汽車的自燃概率會大大降低。所以，安全性也被認為是固態電池發展的最根本驅動力之一。

固態電池全球市場分布圖

目前，豐田、松下、三星、三菱、寶馬、現代、戴森、寧德時代、中航鋰電、中科院化學所、中科院青島能源所、上海空間電源研究所、中科院寧波材料所、台灣輝能等數家企業都在加緊布局固態電池的儲備研發。

全球全固態電池企業研發的分布圖

路線圖：從液態鋰離子到全固態金屬鋰電池

相對而言，技術成熟度較高、技術沉澱較深的當屬法國的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電解質的典型技術開發方向。

寫在最後

雖然成熟的固態電池產品推出至少還需要5年的時間，很多事情都可能發生。短期來看，液態鋰電池作為電動汽車最優選擇的地位難以被撼動，不排除燃料電池的衝擊。新能源產業鏈上的相關公司有足夠的時間進行從容的布局。

然而，從長遠來看，固態電池取代液態鋰電池應該會是大概率事件。到時侯新能源電動車動力源頭之爭會不會落到固態電池與燃料電池上呢？我們留給時間。