被期待的固態(tài)電池
固態(tài)電池被業(yè)界冠上諸多頭銜：“替代鋰電池”、“下一代鋰離子電池技術”、“最好的出路”……關鍵在于，現(xiàn)有的液態(tài)鋰離子電池體系能量密度極限在350－500Wh／kg，未來很難滿足國家技術提升目標，而固態(tài)電池的能量密度能夠達到800－900 Wh／kg。加上充放電次數(shù)高、充電時間短等特性，固態(tài)電池大大提高了電動汽車的續(xù)航里程，從而進一步加強新能源汽車與傳統(tǒng)汽車市場的競爭。
不僅如此，使用固態(tài)電解質替代鋰離子電池中的電解液和隔膜，也降低了新能源汽車的事故風險。從技術轉化的角度來看，贛鋒鋰業(yè)投建生產(chǎn)線的事例也可佐證該技術的商業(yè)潛力。
中國科學院物理研究所研究員李泓介紹，目前已經(jīng)實現(xiàn)商業(yè)化的大容量固態(tài)電池主要還是聚合物固態(tài)電池，即聚環(huán)氧乙烷基固態(tài)電解質。根據(jù)加拿大魁北克水電研究所的數(shù)據(jù)顯示，電池可以使用46微米厚的金屬鋰，30微米厚聚合物電解質以及30微米厚的磷酸鐵鋰正極構成，在1／3C條件下循環(huán)一千多次，工作溫度在60℃到85℃，并且電池包需要具備加熱保溫功能。
國外大鱷密集發(fā)布商業(yè)化時間表
進入2017年后，國內外企業(yè)加速固態(tài)電池商業(yè)化布局。意味著，2018年將有更多的企業(yè)進入該領域，而商業(yè)化進程將有更明確的時間表。
在今年9月的法蘭克福車展上，大眾公布了大規(guī)模電動車發(fā)展計劃“Roadmap E”，計劃到2030年大眾全部車型都將有電動版，投資高達700億歐元，其中500億歐元將投向動力電池。同時，大眾CEO穆倫強調：“我們已經(jīng)計劃下一代動力電池：里程超過1000公里的固態(tài)電池”。
一個月后，豐田在東京車展上“變卦”，宣布把推出固態(tài)電池產(chǎn)品的日程從原來的2022年提前到2020年。據(jù)豐田執(zhí)行副總裁介紹，豐田的固態(tài)電池能量密度可達到300 Wh／kg，甚至600 Wh／kg。如果是400Wh／kg，為60千瓦時的固態(tài)電池充電僅需10到15分鐘。
據(jù)了解，豐田的固態(tài)電池建立在鋰離子技術之上，但固態(tài)電池的耐溫性更好，而且不需要冷卻，因此尺寸更小。在性能方面，與同尺寸的鋰離子電池相比，豐田的固態(tài)電池技術可以將電池密度提升50％左右，而且固態(tài)電池能將充電時間減半。此外，由于固態(tài)電池的研發(fā)與鋰離子電池是建立在同一技術基礎之上，所以兩者原材料的成本差別不大。
轉眼到11月份，菲斯克（Fisker）的一項固態(tài)電池專利讓全球媒體沸騰了。這項技術可使電動汽車的續(xù)航里程達到800公里，且充電僅需1分鐘。菲斯克表示，這項技術將在明年1月的CES展上將對外展示，真正量產(chǎn)預計要到2023年，價格只有當前鋰電池的三分之一。
且不論這項技術的難度，亦或菲斯克為固態(tài)電池背書，固態(tài)電池著實在11月份又火了一把。
除了整車企業(yè)加快推進固態(tài)電池商業(yè)化進程以外，零部件供應商大陸集團斥資30億歐元投資電池工廠，預計2024至2025年正式投產(chǎn)。相關負責人明確表示，當前較為普及的鋰離子動力電池技術不會成為大陸集團的投資方向，他們需要的是新技術固態(tài)電池，為電池能量密度和制造成本方面帶來飛躍式變化。
此外，看好固態(tài)電池的前景，戴森玩起了跨界。今年9月，戴森曾表示投資10億元英鎊開發(fā)新款電動汽車，并用相同的資金來打造固態(tài)電池。
國外企業(yè)布局固態(tài)電池商業(yè)化進程
國內多家企業(yè)悶頭干能趕超？
相較于日本和歐美國家的高調，我國大力發(fā)展固態(tài)電池技術還處在方興未艾的時期。國內電池企業(yè)對外的口徑出奇地一致：“目前正處于研發(fā)階段。”此次贛鋒鋰業(yè)投資建廠的消息，讓業(yè)內為之一振。
中國工程院院士陳立泉對國內發(fā)展固態(tài)電池持肯定態(tài)度。他表示，固態(tài)電池能夠極大改善電池安全、提高能量密度，支持固態(tài)電池研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，讓我國鋰電池產(chǎn)業(yè)從跟跑到領跑。
在招商證券統(tǒng)計的“2017年上半年新能源汽車電池裝機總量TOP10企業(yè)”中，有五家企業(yè)布局固態(tài)電池，分別為寧德時代、比亞迪、國軒高科、比克電池和沃特瑪。其中，寧德時代在聚合物和硫化物基固態(tài)電池方向分別開展了相關的研發(fā)工作并取得了初步進展。
2017 年上半年新能源汽車電池裝機總量 TOP10 企業(yè)
近日，在全球未來出行高層論壇上，沃特瑪集團董事長秘書鐘孟光在演講中提及，沃特瑪儲備的全固態(tài)電池技術，“10Ah能量密度高于800Wh／L”。
據(jù)了解，比亞迪和比克電池相關負責人在一些媒體采訪消息中透露公司正在研發(fā)固態(tài)電池，后者已經(jīng)進入中試階段。目前國軒高科仍在埋頭搞研究，并沒有過多發(fā)聲。
此外，鵬輝能源稱公司計劃在未來2－3年內推出固態(tài)電池產(chǎn)品。
其實，打響國內輿論的第一槍的電池企業(yè)，當屬珈偉股份。去年11月，珈偉股份召開一場“全球首例固態(tài)鋰電池與快充電池發(fā)布會”。發(fā)布會上，向勇教授講解了固態(tài)鋰電池的構成、優(yōu)點、用途及相應的專利技術。但是這場發(fā)布會并沒有提及珈偉股份的研發(fā)進展。
同樣，電池產(chǎn)業(yè)鏈上的企業(yè)，也積極行動起來。例如，處于產(chǎn)業(yè)鏈上游的贛鋒鋰業(yè)和當升科技。可以說，前者是國內首家有推進商業(yè)化的具體部署，投建一條億瓦時級的固態(tài)電池生產(chǎn)線。后者表示，公司相關固態(tài)電池方向的研究將在2020年實現(xiàn)技術成熟，大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化預計在2025年以后。
而此前提到的易成新能，玩起了商業(yè)模式，通過收購的手法切入鋰電池制造環(huán)節(jié)。11月24日，易成新能公告稱，擬7000萬元收購控股股東旗下鋰電池公司——河南平煤國能鋰電公司（簡稱“平煤國能”）70％股權。
如此“大手筆”還有待觀察。根據(jù)易成新能公告年產(chǎn)10億Wh動力鋰離子電池項目可行性研究報告顯示，項目分兩期投建，建成后將形成年產(chǎn)100億瓦時的鋰電池生產(chǎn)能力。其中，一期年產(chǎn)10億瓦時的軟包單體電池的生產(chǎn)能力，二期規(guī)劃產(chǎn)能90億瓦時，投資約45億元。二期根據(jù)科研成果的轉化情況，主要生產(chǎn)全固態(tài)電池。據(jù)悉，該項目一期工程計劃于2017年底動工，2018年底試運行。二期工程計劃在一期工程穩(wěn)定生產(chǎn)后，預計2019年10月動工。
國內企業(yè)研發(fā)固態(tài)電池技術的發(fā)展進程
裹挾著新能源汽車政策和市場前景的大潮，國內電池企業(yè)加緊布局固態(tài)電池技術。眼看著批量化生產(chǎn)將在2020年前后出現(xiàn)，能夠跟國外巨頭站上同一起跑線。
“一夜之間這么多開發(fā)固態(tài)電池的企業(yè)涌現(xiàn)，而且看上去進展都很神速，有點技術大躍進的味道?！闭驿囇芯渴紫治鰩熌氯绱嗣枋霎斍暗默F(xiàn)象，“感覺就像從地底下冒出來一樣?！?
在他看來，技術最終走向商業(yè)化應用，首先需要走出實驗室，然后進行足夠的實證試驗，解決商業(yè)應用所可能面對的各種問題，最后再進行小試、中試，投入應用，而這個時間周期比較長。
舉例而言，豐田在固態(tài)電池方面的研究已有20多年的經(jīng)驗，并且產(chǎn)品裝車測試也快兩年，可是商業(yè)化應用的時間卻在2020年。也就是說，豐田至少還要準備2到3年。
可見，我國固態(tài)電池實現(xiàn)商業(yè)化的道路并非“熱鬧開干”那么簡單。一是尋找合適的固態(tài)電解質材料，做出可以商業(yè)化應用的電池；二是解決大規(guī)模生產(chǎn)問題。豐田和Sakti3解決了前者，國內的一致口徑讓人無從得知研發(fā)進展。對于后者，業(yè)內一致看法是，現(xiàn)有的鋰離子電池生產(chǎn)線不適合大規(guī)模生產(chǎn)固態(tài)電池，需要一種全新的制備方法。
墨柯補充，隨著固態(tài)電池技術研究步伐加快，國內企業(yè)未來還將面臨專利問題。據(jù)了解，豐田、魁北克、博洛雷、Sakti3等已有相關專利布局。