曾經(jīng)，國(guó)內(nèi)外的汽車巨頭都把目光瞄準(zhǔn)了動(dòng)力電池。而這一次，風(fēng)向轉(zhuǎn)變，新一代高效固體電池成為各大車企爭(zhēng)奪的“香餑餑”。

近日，日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)宣布與豐田公司和松下等企業(yè)啟動(dòng)新一代高效率電池(固體電池)的核心技術(shù)的開發(fā)。

該項(xiàng)目力爭(zhēng)在2022年之前，確立固體電池核心技術(shù)。到2030年前后，將每千瓦時(shí)電池組的成本降至鋰電池的1/3左右，將快速充電時(shí)間縮短至1/3(即10分鐘)。據(jù)《日本經(jīng)濟(jì)新聞》稱，日本政府加大全固態(tài)電池研發(fā)力度的目的之一是重新占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位。在車用電池領(lǐng)域，日本企業(yè)走在前列，2013年占據(jù)全球70%的市場(chǎng)份額，但2013年市場(chǎng)占有率僅為3%的中國(guó)企業(yè)，到2016年已擴(kuò)大到26%，而日本企業(yè)則減至41%。

中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)理事長(zhǎng)陳清泰近日表示：“在鋰電池領(lǐng)域，日本企業(yè)已被中國(guó)企業(yè)趕超，在固態(tài)電池項(xiàng)目中，日本將舉全國(guó)之力推進(jìn)研發(fā)，力爭(zhēng)奪回電池產(chǎn)業(yè)的霸權(quán)，這種競(jìng)爭(zhēng)會(huì)激勵(lì)中國(guó)的企業(yè)加倍努力。”

事實(shí)上，在固態(tài)電池研發(fā)方面，我國(guó)在稍早之前對(duì)于固態(tài)電池方面的研發(fā)就已經(jīng)取得了一定的成果。

據(jù)資料顯示，中國(guó)科學(xué)院作為科技國(guó)家隊(duì)，在固態(tài)電池的研發(fā)上，也起到了排頭兵的作用。早在2013年11月,中國(guó)科學(xué)院就布局了一個(gè)戰(zhàn)略先導(dǎo)項(xiàng)目，希望能基于納米技術(shù)，研究開發(fā)一些能夠?qū)嶋H應(yīng)用的先進(jìn)材料和電池技術(shù)，目標(biāo)是300Wh/kg。在固態(tài)電池開發(fā)方面，中國(guó)科學(xué)院旗下的5個(gè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)也都取得了階段性進(jìn)展。

業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，在短期或中期內(nèi)，固態(tài)電池可能實(shí)現(xiàn)突破，固態(tài)電池會(huì)用鋰金屬作為負(fù)極，提高能量密度，能夠解決當(dāng)前產(chǎn)業(yè)面臨的許多問題。

搶占“高點(diǎn)”

當(dāng)一項(xiàng)新的技術(shù)出現(xiàn)時(shí)，總會(huì)讓人“為之一振”。而固態(tài)電池就是讓國(guó)內(nèi)外車企巨頭們熱血沸騰的投資“風(fēng)口”。

固態(tài)電池由于其安全性高、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，成為各大車企爭(zhēng)奪的目標(biāo)。據(jù)了解，比亞迪在去年8月申請(qǐng)了一種全固態(tài)鋰離子電池正極復(fù)合材料及固態(tài)鋰離子電池發(fā)明專利。今年1月，比亞迪在投資者互動(dòng)平臺(tái)表示，公司正在積極推進(jìn)固態(tài)電池項(xiàng)目商用。

有媒體報(bào)道稱，寶馬公司將攜手電池技術(shù)公司SolidPower共同研發(fā)全新的固態(tài)電池。SolidPower之前宣稱其在固態(tài)電池技術(shù)方面迎來了突破，這家公司在鋰電池中混合了高容量的金屬鋰負(fù)極，并打造出了一種全新的固態(tài)電池，在重量相同的情況下，其電量為傳統(tǒng)鋰電池的2-3倍。

稍早之前，電動(dòng)汽車制造商菲斯克(Fisker)也申請(qǐng)了固態(tài)電池專利。有報(bào)道稱，F(xiàn)isker的專利中曾描述，固態(tài)電池以靈活的、優(yōu)越的能量密度。新電池將采用三維實(shí)體電極，提供相當(dāng)于當(dāng)前鋰離子電池2.5倍的能量密度。

毫無疑問，當(dāng)前，在汽車領(lǐng)域，雖然固態(tài)電池還未進(jìn)入商業(yè)化，但從目前國(guó)內(nèi)外各大車企們的布局動(dòng)作來看，競(jìng)爭(zhēng)也已出現(xiàn)了“苗頭”。目前，寧德時(shí)代、現(xiàn)代、三星、LD等多個(gè)企業(yè)涉及該領(lǐng)域。

一位業(yè)內(nèi)人士稱，固態(tài)電池今后的發(fā)展?jié)摿薮螅磥韼资曛校罅渴褂霉虘B(tài)電池的可能性非常大。目前有很多電池都出現(xiàn)了產(chǎn)能過剩的現(xiàn)象，而鋰電池也會(huì)被新一代產(chǎn)品所替代。

資料顯示，在固態(tài)電池方面，歐洲比較知名的是法國(guó)博洛雷Bolloré，它采用的是聚合物電解質(zhì)體系。博洛雷公司的電動(dòng)汽車“Bluecar”配備了其子公司Batscap生產(chǎn)的30kwh金屬鋰聚合物電池(LMP)采用Li-PEO-LFP材料體系，這些電動(dòng)車已有2900輛投入使用。

深圳市固廢環(huán)保科技有限公司董事長(zhǎng)高長(zhǎng)臣在接受《中國(guó)產(chǎn)經(jīng)新聞》記者采訪時(shí)認(rèn)表示，固態(tài)電池結(jié)構(gòu)中不含有液體，所有材料都以固體形式存在的儲(chǔ)電電池。固態(tài)電池與其帶有液體電解質(zhì)的固態(tài)電池相比，從理論和商家分析其優(yōu)點(diǎn)是器件薄體積小，重量輕、能量密度高，充電快，這也較大程度縮短充電時(shí)間并大幅提高車輛的續(xù)航里程。

技術(shù)待解

根據(jù)NEDO的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2002～2014年間，全球與固態(tài)電池相關(guān)的專利申請(qǐng)總數(shù)為6498件。其中，日本占54%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于中國(guó)(16%)和美國(guó)(10%)，擁有固態(tài)電池專利數(shù)量最多的企業(yè)是豐田汽車，該公司宣布最早或于2022年實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池的商業(yè)化應(yīng)用。

據(jù)了解，這種新型電池單次充電后，可以支持電動(dòng)汽車持續(xù)行駛804公里。另外，充電時(shí)間也縮短到一分鐘。在成本方面，由于材料和制造方面的進(jìn)步，它的成本僅為常規(guī)鋰離子電池2020年預(yù)計(jì)成本的1/3。

資料顯示，全固態(tài)鋰電池當(dāng)前能量密度約400Wh/Kg，預(yù)估最大潛力值達(dá)900Wh/Kg。但是固態(tài)電解質(zhì)具有高的電阻，在功率密度方面還存在一些待解決的問題，需要從固態(tài)電解質(zhì)、正負(fù)極材料上著手，一旦這些問題能夠有效解決，必將在未來掀起一場(chǎng)新的電池革命。

談及固體電池目前的現(xiàn)狀，華南智慧創(chuàng)新研究院院長(zhǎng)曾海偉在接受采訪時(shí)說，固態(tài)電池的優(yōu)勢(shì)不言而喻。但目前，固態(tài)電池還處于初步階段。

曾海偉說，就現(xiàn)有的技術(shù)，目前固態(tài)電池還不能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)模化的企業(yè)也是“鳳毛麟角”。

高長(zhǎng)臣認(rèn)為，縱觀國(guó)內(nèi)外固態(tài)電池生產(chǎn)廠商的產(chǎn)品和宣傳，能夠讓廣大消費(fèi)者滿意的產(chǎn)品并不多，一些產(chǎn)品在實(shí)際應(yīng)用中與商家宣傳的功能也大相徑庭。

不難看出，在眾多電池體系中，雖然固態(tài)電池被認(rèn)為是一種比鋰離子電池更安全，電極電流密度更高的電池，但業(yè)內(nèi)對(duì)于固態(tài)電池的發(fā)展持有謹(jǐn)慎觀點(diǎn)。

日產(chǎn)研究與先進(jìn)工程高級(jí)副總裁淺見孝雄曾表態(tài)稱，盡管固態(tài)電池在實(shí)驗(yàn)室中確實(shí)能起作用，但如果將其做大并放入汽車中，在續(xù)航里程、安全和成本方面仍無法得到保障，該技術(shù)還需要更多突破。

他認(rèn)為，到2025年前，固態(tài)電池技術(shù)還無法完善地應(yīng)用在電動(dòng)汽車上，其中的障礙包括成本和生產(chǎn)難度等。

高長(zhǎng)臣表示，參照國(guó)內(nèi)外有名氣電池商家在固態(tài)電池技術(shù)，可以說是各有千秋。各商家們?cè)诠虘B(tài)電池技術(shù)上取長(zhǎng)補(bǔ)短，盡早推出安全性能高、充電速度快、使用壽命長(zhǎng)且續(xù)航里程在450—600公里以上的固態(tài)電池。

“在固態(tài)電池發(fā)展方面，國(guó)家還應(yīng)該出臺(tái)鼓勵(lì)支持的政策，這樣，固態(tài)電池才能真正進(jìn)入市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。”曾海偉指出，隨著技術(shù)不斷成熟，相信在未來幾十年，固態(tài)電池會(huì)迎來較好的發(fā)展機(jī)遇。