全固鋰態(tài)動力電池——未來的發(fā)展方向

世界各國先后制訂的高能量密度鋰電池研發(fā)目標，均在積極地布局鋰硫電池、鋰空氣電池或鋰金屬電池等前瞻性技術(shù)。

固態(tài)鋰電池在繼承傳統(tǒng)鋰電池優(yōu)點的基礎(chǔ)上，安全性、能量密度都有了大幅進步。目前，全固態(tài)鋰電池研發(fā)可提供的能量密度基本可達300~400Wh/kg，有望成為下一代高能量密度動力和儲能電池技術(shù)的重要發(fā)展方向，這已是學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的共識。

全球動力電池關(guān)聯(lián)企業(yè)也加速布局全固態(tài)鋰電池領(lǐng)域以搶占先機，目前各技術(shù)路徑的產(chǎn)業(yè)化進程不同，其中以聚合物固態(tài)電池發(fā)展較快，由于其高溫工作性能較好，已經(jīng)完成實驗室驗證并有小部分企業(yè)實現(xiàn)了小規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。

固態(tài)鋰電池（聚合物固態(tài)電池）研發(fā)應(yīng)用現(xiàn)狀

法國Bolloré：全固態(tài)二次電池（LMP），負極材料采用金屬鋰，電解質(zhì)采用聚合物（PEO等）薄膜，目前已經(jīng)批量應(yīng)用在法國的EV，共享服務(wù)汽車Autolib和小型電動巴士Bluelus，總體應(yīng)用超過3000輛。

美國Seeo：全固體二次電池采用大創(chuàng)公司的干聚合物薄膜，提供的樣品電池組能量密度為130-150Wh/kg，2017年能量密度能達到300Wh/kg，尚未推廣應(yīng)用。

CATL：目前已經(jīng)設(shè)計制造出了容量為325mAh的聚合物電芯，表現(xiàn)出較好的高溫循環(huán)性能，尚未推廣應(yīng)用。

中科院青島能源所：開發(fā)的大容量固態(tài)聚合物鋰電池青能I號完成深海科考，其能量密度超過250Wh/kg，500次循環(huán)容量保持80%以上，在多次針刺和擠壓等苛刻測試條件下保持非常好的安全性能。青能II號也已經(jīng)研發(fā)成功，能量密度高達300Wh/kg，尚未推廣應(yīng)用。

此外，固態(tài)鋰電池中，硫化物固態(tài)電池（鋰硫電池）由于具有較高的能量密度和低廉的成本，有著巨大的開發(fā)潛力，豐田、三星、CATL、豐田等國內(nèi)外企業(yè)均紛紛加速布局，這其中以豐田技術(shù)最為領(lǐng)先。豐田在2010年就推出硫化物固態(tài)電池，2014年其實驗原型能量密度達到400Wh/kg，截止到2017年初，豐田固態(tài)電池專利數(shù)量達到30件，遠高于其它企業(yè)。據(jù)豐田高管透露，豐田或?qū)⒃?020年實現(xiàn)硫化物固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化。國內(nèi)企業(yè)CATL在硫化物固態(tài)電池方面相對領(lǐng)先，正加速開發(fā)純電動汽車用的硫化物全固態(tài)鋰金屬電池。

固態(tài)鋰電池（硫化物固態(tài)電池）研發(fā)現(xiàn)狀

豐田：2010年開始推出固態(tài)電池，2014年其實驗原型能量密度達到400Wh/kg。

三星日本研究所：利用硫化物類固體電解質(zhì)試制出2000mAh、175Wh/kg的壓層型全固態(tài)二次電池。

Sakti3（美國）：2015年獲得英國家電巨頭戴森1500萬美元的投資，其開發(fā)的固態(tài)電池以陶瓷等為電解質(zhì)，金屬鋰或鋰類合金為負極，能量密度達到1000Wh/L，目前仍處于研發(fā)階段。

清陶能源：公司核心在于高固含量的全陶瓷隔膜和無機固體電解質(zhì)的開發(fā)和生產(chǎn)。目前團隊已經(jīng)和北汽開展合作進行中試，未來可能作為北汽電動車的重要組件。

CATL：主要研發(fā)方向是硫化物電解質(zhì)，采用正極包覆方法，解決了界面反應(yīng)問題，熱壓方式降低了界面電阻。