國內(nèi)企業(yè)的固態(tài)電池技術(shù)儲備與研發(fā)進展如何？

盡管規(guī)模化地使用仍需耐心等候，但沒有誰質(zhì)疑固態(tài)電池的應(yīng)用前景。

在里程焦慮和補貼門檻抬升的多重壓力下，主機廠一直在費盡心機地尋求電動車續(xù)航里程的提升。盡管理論上可以通過增加電池裝載量達到目的，但隨之而來的是動力系統(tǒng)成本和重量的增加，從經(jīng)濟性和安全性的角度考量，提高電池能量密度才是治本之法。

對此，中國工程院院士陳立泉此前曾明確表示：“能量密度要進一步提高，必須從現(xiàn)在開始考慮全固態(tài)鋰電池?！惫虘B(tài)電池使用固態(tài)電極及電解質(zhì)，其中的固態(tài)物質(zhì)能夠代替鋰離子電池中的液態(tài)電解質(zhì)，從而促使產(chǎn)品能量密度提升、重量減輕、安全性改善并縮短充電時間。

毫無疑問，成熟的鋰離子電池在不短的時期內(nèi)仍將是動力、消費電子和中小規(guī)模儲能的最好選擇。但受制于現(xiàn)有體系架構(gòu)和關(guān)鍵材料影響，鋰離子電池能量密度要實現(xiàn)300Wh/kg就具有極大的難度。

而按照國家《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》，到2025年，純電動車動力電池的能量密度目標為400Wh/kg，2030年目標為500Wh/kg。顯然，新能源汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展需要新的技術(shù)儲備，全固態(tài)鋰電池則有望成為下一代車用動力電池主導技術(shù)路線。

電動汽車制造商菲斯克在2017年底申請的固態(tài)電池專利，一定程度上為固態(tài)電池的性能優(yōu)越性提供了佐證。菲斯克透露旗下固態(tài)電池單次充滿電后，可支持電動車持續(xù)行駛804公里，充電時間僅為1分鐘。此外，受材料和制造層面影響，該固態(tài)電池的成本僅為常規(guī)鋰離子電池2020年預(yù)計成本的1/3，為電動車性能全面比肩燃油車提供了可能。

實際上，除了安全性、能量密度高之外，固態(tài)鋰電池還具有循環(huán)壽命長（薄膜型全固態(tài)金屬鋰電池可循環(huán)4.5萬次）、工作溫度范圍寬（最高操作溫度有望≥300℃）、電化學窗口寬（有望達5V）、具備柔性優(yōu)勢（可制備成薄膜電池和柔性電池）、回收方便（理論上沒有廢液）等特性。

旭化成名譽技術(shù)總監(jiān)吉野彰也為其站臺，公開表示：“新一代的電池，最接近實用性的是固態(tài)鋰電池?！?/p>

盡管預(yù)期性能優(yōu)越，且不少實驗室已可以小規(guī)模批量試制出能量密度300-400Wh/kg的全固態(tài)電池，但業(yè)內(nèi)人士普遍認為，固態(tài)電池走向產(chǎn)業(yè)化仍需要一定時間，真正實現(xiàn)小規(guī)模量產(chǎn)預(yù)計在2020年以后，大規(guī)模應(yīng)用則需要更長的時間。

冷靜的應(yīng)用認知并沒有阻擋國內(nèi)外企業(yè)對固態(tài)電池的投入熱情，高工鋰電了解到，在國內(nèi)，包括萬向、寧德時代、比亞迪、國軒高科、贛鋒鋰業(yè)、億緯鋰能、珈偉股份等企業(yè)都在積極儲備，而放眼海外，包括豐田、寶馬、現(xiàn)代、戴森、蘋果、博洛雷、松下、博世等公司已紛紛在固態(tài)電池領(lǐng)域進行了積極地布局。

“鐘情”固態(tài)電池的豐田此前曾明確對外“坦露心跡”稱，公司正全力研發(fā)全固態(tài)鋰離子電池，并已開發(fā)出能量密度400Wh/L的電池原型。豐田研究人員表示，該電池約在2020年實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，2025年得到實質(zhì)性改善。

那么國內(nèi)企業(yè)的固態(tài)電池技術(shù)儲備與研發(fā)進展如何？能否繼續(xù)在國際鋰離子動力電池領(lǐng)域占據(jù)高地？高工鋰電特梳理萬向、寧德時代、比亞迪、國軒高科、贛鋒鋰業(yè)、珈偉股份、易成新能6家國內(nèi)企業(yè)的固態(tài)電池業(yè)務(wù)進展概況以作參考，具體如下：

01

萬向新一代固態(tài)電池將用于寶馬xEV系列

萬向是被不少業(yè)內(nèi)人士視為鋰電界隱藏大BOSS的存在，其在固態(tài)電池領(lǐng)域的儲備不容小覷。

2017年9月，萬向旗下的A123系統(tǒng)公司投資了Solid Power（美國固體動力公司），后者專注于開發(fā)/擴展具有競爭力的固態(tài)電池，已創(chuàng)造出容量比傳統(tǒng)鋰離子高2-3倍的固態(tài)電池。

2017年11月，萬向旗下電動車制造商菲斯科申請了一款固態(tài)電池專利，該產(chǎn)品可將電動車續(xù)航里程提高至800公里，充電時間壓縮到1分鐘。

2018年2月，萬向參投的Solid Power確認與寶馬合作，雙方將共同研發(fā)新一代電動車固態(tài)電池技術(shù)，根據(jù)寶馬的表態(tài)，新一代固態(tài)電池產(chǎn)品將在寶馬xEV系列車型上應(yīng)用。

隨后萬向再次擴大了在固態(tài)電池領(lǐng)域的布局，2018年2月底，萬向?qū)ν庑?，旗下A123系統(tǒng)公司對美國離子材料公司進行了投資。離子材料公司系一家新材料科技公司，該公司研發(fā)出的特殊聚合物電解質(zhì)，可將新型固態(tài)電池性能提高到全新水平。

02

寧德時代已制定并實施固態(tài)電池路線

切入固態(tài)電池領(lǐng)域的寧德時代，展示出了鋰電龍頭所具備的慎重和專業(yè)。

在正式切入固態(tài)電池之前，寧德時代對全球固態(tài)電池企業(yè)進行了調(diào)研，并在此之后確定了自身的發(fā)展方向。2016年10月，寧德時代新能源柳娜博士介紹了寧德時代在聚合物固態(tài)鋰金屬電池、硫化物固態(tài)電池領(lǐng)域的布局和研發(fā)路徑。

聚合物固態(tài)鋰金屬電池方面寧德時代主要開發(fā)了聚合物固態(tài)鋰金屬電池，基于對電池的導電、加工性能的改進，設(shè)計制作了容量為325毫安時的聚合物電芯，并表現(xiàn)出較好的高溫循環(huán)性能。

硫化物固態(tài)電池方面，通過對鈷酸鋰正極材料進行表面修飾，包覆改性后，改善了正極和固態(tài)電解質(zhì)的界面相容性，令正極材料的容量發(fā)揮顯著提高；開發(fā)出混合工藝，可在鈷酸鋰正極內(nèi)部形成穩(wěn)定均勻的電子與離子輸運網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)電池循環(huán)性能提升；提高硫化物在空氣中的穩(wěn)定性，為電池制造成本降低提供可能……

此外，針對材料體系的特點與規(guī)模化生產(chǎn)需求，寧德時代探索全固態(tài)電池制造工藝，提出以下工藝路線：正極材料與離子導體的均勻混合與涂覆；經(jīng)過一輪預(yù)熱壓，形成連續(xù)的離子導電通道；經(jīng)過二次涂覆LPS之后，再進行熱壓，全固態(tài)化之后可以去掉孔隙；再涂覆緩沖層后與金屬鋰復(fù)合疊加。柳娜博士表示，雖然該工藝與傳統(tǒng)的鋰離子電池工藝差異較大，但寧德時代有信心走出一條特色創(chuàng)新之路。

03

比亞迪確定固態(tài)電池為未來發(fā)展方向

比亞迪創(chuàng)始人王傳福以電池專家的姿態(tài)，在2016年中期就確定了以固體電池為鋰電池未來方向的發(fā)展基調(diào)。

比亞迪2016年中期業(yè)績會議透露，公司認為固體電池將是鋰電池未來的方向，已經(jīng)在嘗試小規(guī)模使用，并確定將在未來10年，最快5年內(nèi)提供該類型產(chǎn)品。

2017年8月，比亞迪申請了一種全固態(tài)鋰離子電池正極復(fù)合材料及一種全固態(tài)鋰離子電池的發(fā)明專利。

2018年1月，比亞迪董秘在互動平臺上表示，公司正在積極推進固態(tài)電池項目商用。

04

國軒高科半固態(tài)電池正向中試轉(zhuǎn)換

無論是研發(fā)動力還是技術(shù)培育，國軒高科固態(tài)電池的儲備推動力都主要源于海外。

2017年11月，國軒高科對外表示已著手研發(fā)固態(tài)電池及固態(tài)電解質(zhì)。

2018年2月，國軒高科透露，根據(jù)與國際一線整車品牌合作的產(chǎn)品要求，公司正在美國和日本分別開發(fā)下一代動力電池生產(chǎn)技術(shù)工藝與生產(chǎn)設(shè)備，相關(guān)產(chǎn)品將使用半固態(tài)電池技術(shù)。對于包括固態(tài)電解質(zhì)在內(nèi)的上游關(guān)鍵原材料的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化進度公司方面也將密切關(guān)注。

2018年3月，國軒高科在在投資者互動平臺表示公司半固態(tài)電池技術(shù)目前已處于實驗室向中試轉(zhuǎn)換階段。

05

贛鋒鋰業(yè)有望年底完成固態(tài)電池中試線

坐擁上游材料資源的贛鋒鋰業(yè)在固態(tài)電池領(lǐng)域表現(xiàn)的激進又務(wù)實。

2017年，贛鋒鋰業(yè)通過引進寧波材料所的許曉雄(科技部新能源全固態(tài)鋰離子儲能電池負責人)博士團隊，正式切入到固態(tài)電池板塊。資料顯示，許曉雄博士團隊已申請專利30余項（國際專利6項、中國專利27項），其中已授權(quán)專利11項。

后續(xù)規(guī)劃顯示，贛鋒鋰業(yè)擬在2018年6月前實現(xiàn)第一代固態(tài)鋰電池工藝技術(shù)成熟，并通過第三方認證；在2018年12月建成億瓦時級第一代固態(tài)鋰電池生產(chǎn)線，并實現(xiàn)送樣；在2019年12月完成3億元固態(tài)電池銷售，并分別推動二代固態(tài)鋰電池技術(shù)成熟，實現(xiàn)三代固態(tài)鋰電池可研。

2017年12月，贛鋒鋰業(yè)公告稱，擬以不超過2.5億元投資建設(shè)第一代固態(tài)鋰電池研發(fā)中試生產(chǎn)線，規(guī)模在億瓦時級以上，6億瓦時的動力電池生產(chǎn)線未來著重跟固態(tài)電池做匹配。

2018年3月，贛鋒鋰業(yè)確認正在對固態(tài)電池進行廣泛的試驗工作，并在寧波設(shè)立了一家研發(fā)中心和一條試驗生產(chǎn)線，以加快固態(tài)鋰電池技術(shù)的商業(yè)化。目前，贛鋒鋰業(yè)的固態(tài)鋰電池雖仍處于試驗階段，但已通過多項第三方安全測試，并有望今年年底完成中試線建設(shè)。

06

珈偉股份固態(tài)電池試運行

搶占固態(tài)電池“先發(fā)”優(yōu)勢之后，珈偉股份的新產(chǎn)品試運行已取得預(yù)期效果。

2016年11月，珈偉股份在滬舉辦全球首例固態(tài)鋰電池與快充鋰電池產(chǎn)品發(fā)布會，演示了新產(chǎn)品性能，并強調(diào)公司未來將全力加速固態(tài)鋰電池與快充鋰電池的合體，將更深一層的安全保障與超強性能合二為一。

2018年4月，珈偉股份控股子公司珈偉龍能的固態(tài)儲能科技公司正式投產(chǎn)試運行，據(jù)稱，新型鋰離子電池采用納米技術(shù)，具有強大的儲能能力，在快速充電、壽命、安全性等方面優(yōu)勢顯著。

測試結(jié)果顯示，新型電池完成一次充電僅需5分40秒，可實現(xiàn)2萬次的充放電循環(huán)，預(yù)計電池壽命最長可達100年，被三枚鐵釘深深擊穿后，并未出現(xiàn)燃燒爆炸，仍保持著正常工作。

07

易成新能規(guī)劃9GWh全固態(tài)電池項目

跨界而來的易成新能在固態(tài)電池的布局確實達到了先聲奪人的效果，但需警惕“虎頭蛇尾”。

2017年11月，主營光伏的易成新能公告稱，擬7000萬元收購河南平煤國能70%股權(quán)，切入鋰電池制造環(huán)節(jié)。平煤國能布局的10GWh高比能動力鋰離子電池項目總投資50億元。

上市公司后續(xù)發(fā)布的項目可行性報告顯示，總投資50億元的項目將分兩期建設(shè)：一期投建年產(chǎn)1GWh軟包單體電池項目，預(yù)計2018年底試運行；二期投建9GWh全固態(tài)電池項目，規(guī)劃投資45億元，根據(jù)科研成果的轉(zhuǎn)化情況，預(yù)計2019年10月動工。

但后續(xù)有對外信息顯示，易成新能主打的固態(tài)鋰電池產(chǎn)品目前只有概念性描述，缺乏能量密度、安全性、循環(huán)次數(shù)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)的披露，項目技術(shù)方面也存在一定難題。