固態(tài)電池并非絕對安全 我國需要全力追趕固態(tài)電池等前沿技術(shù)

“最近兩年人們好像對固態(tài)電池有點(diǎn)妖魔化了，認(rèn)為其是全新一代的鋰電池技術(shù)體系。實(shí)際上，固態(tài)電池并不是一個(gè)技術(shù)上完全的革新，它是現(xiàn)有鋰離子傳統(tǒng)電池技術(shù)路徑的延伸?！比涨?，中科院寧波材料技術(shù)與工程研究所研究員許曉雄博士在電動(dòng)汽車百人會(huì)論壇（2019）上如是說道。

固態(tài)電池也并非絕對安全

我們常說的固態(tài)電池，可簡單理解為通過用固態(tài)電解質(zhì)材料取代現(xiàn)有的隔膜和電解液等材料，以實(shí)現(xiàn)電池結(jié)構(gòu)的變化?！霸谡龢O或負(fù)極材料上，跟現(xiàn)有的鋰離子電池還是有比較多的兼容性。同時(shí)工作原理也幾乎一致，”許曉雄向電池中國網(wǎng)解釋道，“從技術(shù)路線來看，固態(tài)電池為了解決當(dāng)前鋰電池技術(shù)路線中的高能量密度和高安全性不兼容而延伸出來的一個(gè)路線。”

正是因?yàn)楣虘B(tài)電池可以破解當(dāng)前三元鋰電池高安全和高能量密度這一矛盾，是實(shí)現(xiàn)高安全和高能量密度的良方，所以被多數(shù)業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為是動(dòng)力電池技術(shù)發(fā)展的重要方向，群起而攻克之。

但不可忽略的是，被妖魔化的除了認(rèn)為固態(tài)電池是全新一代的鋰電池技術(shù)體系，還有它的安全性。很多人認(rèn)為固態(tài)電池是絕對安全的。但在許曉雄看來，固態(tài)電池也并非所有的都安全，“我們也做過一些硫化物全固態(tài)電池，它在某些工況條件下也是不安全的，燒起來也比較厲害。”

實(shí)際上，固態(tài)鋰電池因采用了固態(tài)電解質(zhì)，在固固反應(yīng)中減少了可燃?xì)怏w的排放，同時(shí)由于沒有可燃的電解液等材料，安全性能得以提升。據(jù)許曉雄介紹，寧波所與贛鋒鋰業(yè)合作生產(chǎn)的半固態(tài)電池，接受了包括針刺、擠壓、過充、過放、加熱等針對現(xiàn)有鋰離子電池的系統(tǒng)檢測的所有環(huán)節(jié)，其安全性較現(xiàn)有相同體系的傳統(tǒng)鋰離子電池有了一定的提升。“但在一些極限條件下，也會(huì)發(fā)生熱失控等問題，”許曉雄進(jìn)一步向電池中國網(wǎng)補(bǔ)充道，“通過對這些數(shù)據(jù)的分析，我們得出一個(gè)初步的結(jié)論：通過固態(tài)這一技術(shù)路線，能夠較好解決或者部分解決現(xiàn)有高能量密度動(dòng)力電池的安全問題?！?/p>

破解高能量密度與高安全性矛盾的良方

對于電池這一儲(chǔ)存能量的產(chǎn)品來說，絕對安全似乎不太現(xiàn)實(shí)，但如果參照現(xiàn)有安全標(biāo)準(zhǔn)可保證很高的安全程度，那么市場對其的關(guān)注度就會(huì)非常高。

隨著新能源汽車的大規(guī)模普及，新能源汽車安全事故也呈現(xiàn)上升態(tài)勢，車輛自燃受到廣泛關(guān)注。中科院院士歐陽明高給出的一組數(shù)據(jù)顯示，通過對2018年集中出現(xiàn)的新能源汽車自燃事故進(jìn)行分析，這些車輛搭載的動(dòng)力電池多是2016年左右生產(chǎn)的NCM523型三元鋰電池。彼時(shí)，新能源汽車動(dòng)力電池仍以磷酸鐵鋰為主，為追求更高能量密度，不少動(dòng)力電池企業(yè)把產(chǎn)品從磷酸鐵鋰切換成NCM523型三元鋰電池。

時(shí)過境遷，但追求高能量密度動(dòng)力電池的方向一直沒有變。當(dāng)下，為進(jìn)一步破解新能源汽車?yán)m(xù)航里程短板，解決用戶的里程焦慮，以及為車企拿到更多補(bǔ)貼，動(dòng)力電池企業(yè)已瞄準(zhǔn)了高鎳三元鋰電池技術(shù)路線，相關(guān)產(chǎn)品已陸續(xù)推出。不容忽視的便是，隨著高鎳三元材料的應(yīng)用，安全風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)隨之增大，解決安全問題迫在眉睫。

國際巨頭都在爭相布局 未來汽車市場格局的競爭利器

高鎳化帶來的安全焦慮并非只令中國企業(yè)頭疼，日本、韓國也沒有一家動(dòng)力電池企業(yè)敢輕視之。韓國的LG化學(xué)和SKI為此還推遲了各自的高鎳NCM811量產(chǎn)計(jì)劃。同時(shí)，他們也在積極尋找其他能量密度更高、安全性更強(qiáng)、循環(huán)性能更佳的電池技術(shù)路線，其中被許曉雄認(rèn)為能夠較好解決或者部分解決現(xiàn)有高能量密度動(dòng)力電池安全問題的固態(tài)電池便是他們鐘情的一個(gè)重要方向。

“日本為應(yīng)對中國和韓國動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的崛起，正舉全國之力研發(fā)固態(tài)電池，每年政府投入的經(jīng)費(fèi)在50－100億日元（約合人民幣3．11－6．22億元），”歐陽明高透露。據(jù)電池中國網(wǎng)了解，日本最重視固態(tài)電池技術(shù)研發(fā)的并非電池企業(yè)，而是汽車企業(yè)——豐田汽車。豐田汽車在固態(tài)電池技術(shù)研發(fā)上獲得專利已超過兩百項(xiàng)，居全球首位。不僅自己研發(fā)，豐田汽車還聯(lián)合本田、日產(chǎn)、松下等20余家汽車、電池和材料企業(yè)，以及京都大學(xué)、日本理化學(xué)研究所等10余家科研院所共同研發(fā)新能源汽車用全固態(tài)鋰電池，并預(yù)計(jì)將于2025年左右實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。

在韓國，牽頭發(fā)展固態(tài)電池的則是三星SDI。近年來，韓國三星利用其強(qiáng)大的財(cái)團(tuán)背景已對全球范圍內(nèi)固態(tài)電池技術(shù)相關(guān)項(xiàng)目或公司進(jìn)行了較大規(guī)模的投資、參股或技術(shù)跟蹤，如Solid Power、Solid Energy等掌握固態(tài)電池相關(guān)技術(shù)的公司。最新數(shù)據(jù)顯示，三星日本R＆D研究院基于硫化物研發(fā)的全固態(tài)鋰電池體積能量密度已做到921Wh／L，質(zhì)量能量密度已做到427Wh／kg。近期，三星SDI又發(fā)布了其固態(tài)電池發(fā)展藍(lán)圖，將固態(tài)電池作為重點(diǎn)布局的對象。

當(dāng)前，全球動(dòng)力電池市場由中日韓三國主導(dǎo)，而歐美等國家和地區(qū)現(xiàn)有電池產(chǎn)業(yè)比較薄弱。但同時(shí)，全球車企巨頭又集中在歐美等國，為了保證未來在國際汽車市場競爭中的有利地位，一些歐美企業(yè)已經(jīng)著手布局固態(tài)電池，寄希望于通過提早掌握下一代動(dòng)力電池技術(shù)在下一輪競爭中占據(jù)主導(dǎo)。

有分析人士認(rèn)為，固態(tài)電池作為下一代動(dòng)力電池技術(shù)體系已經(jīng)得到了國內(nèi)外業(yè)界的認(rèn)可，誰率先掌握這項(xiàng)技術(shù)，將利于其在未來競爭格局中掌握更大的話語權(quán)。

歐陽明高認(rèn)為，無論是從改善電池本身安全性出發(fā)，還是為應(yīng)對全球市場競爭，國內(nèi)企業(yè)都應(yīng)該積極參與到固態(tài)電池的研發(fā)中來。我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)發(fā)展了多年，但全球新能源汽車市場在中國的影響下剛剛開啟不久，無論是國際車企巨頭還是動(dòng)力電池巨頭，都在快速布局?！爸袊姵禺a(chǎn)業(yè)得益于先行一步而取得了暫時(shí)優(yōu)勢，但未來面臨的國際競爭壓力巨大，需要全力追趕固態(tài)電池等前沿技術(shù)?！睔W陽明高補(bǔ)充道。