固態電池產業化指日可待？

□ 胡立彪

在前不久落幕的廣州車展上，多家車企宣布加速布局固態電池。東風汽車表示，目前正在研發第二代固態電池，預計將在2024年上半年實現量產上車，屆時車輛續航里程可達1000公里以上；長安深藍稱其半固態電池研發已經進入工程化階段，2025年將搭載整車應用。

車展之外，國軒高科、格林美等多家上市公司近期也都對外公布了固態電池研發最新進展。據了解，在頭部動力電池企業中，寧德時代、中創新航、贛鋒鋰業、孚能科技等都已公開表示在固態電池技術方面加大投入力度。

眾多企業在固態電池領域密集布局，給人的感覺是固態電池要熱起來了。業內人士稱，固態電池在2022年取得了一系列突破，動力電池向固態電池發展的方向已經越來越清晰，其商業化進程或將由此開啟。有機構預測，從2022年到2025年，全球固態電池市場將從2.1GWh增長到30GWh，到2030年將突破160GWh。

動力電池向固態電池方向發展，取決于兩個事實。一是當下占主導地位的鋰離子電池面臨發展困境。經過多年市場推進，鋰離子電池的整體性能雖得到極大提升，但其作為電動汽車動力源替代燃油的優勢尚未建立起來，其根本原因在于，從原理上和技術上講，鋰離子電池的存儲能力已經接近極限，車企及電池企業能做的，只是創造更好的周邊條件來彌補缺陷，如加快基礎設施建設、強化快充能力等，若不能取得實質性突破，其“替代”使命將很難完成。二是固態電池擁有諸多優勢，且已經具備從實驗室的研發技術落實到工廠制造的現實條件。

固態電池的優勢主要體現在3個方面。一是能量密度高。與當下主流鋰離子電池使用液體電解質不同，固態電池的電解質為固體材料，這就使得整個電池的適用材料體系發生改變，其中最為核心的一點就是可以不必使用嵌鋰的石墨負極，而是直接使用金屬鋰來做負極，這樣可以明顯減輕負極材料的用量，使得整個電池的能量密度大幅提高。目前液態鋰電池能量密度上限為350Wh/kg，而固態電池能量密度有望達到500Wh/kg，甚至更高。

二是安全性好。傳統液態鋰電池在大電流下工作有可能出現鋰枝晶，從而刺破隔膜導致短路破壞；而且，電解液為有機液體，在高溫下易發生副反應，產生易燃氣體，增加燃燒風險。而采用全固態電池技術，電解質不可燃、無腐蝕、不揮發、不漏液，從根本上避免了出現鋰枝晶現象，可顯著提升安全性。

三是快速充放電。傳統液態鋰電池充一次電一般需要兩小時以上，即使是使用了超級快充技術的特斯拉，也得用30分鐘到一小時才能充滿電。而固態電池采用石墨烯基超級快充技術，只需10分鐘就能將電池充滿。如果再給它搭載一個換電模式，3套電池組分流充電，這樣就能把充電時間壓縮到3分鐘以內。

基于固態電池上述優勢，有業內人士預言，一旦技術成熟并在汽車上普及應用，那么純電動汽車將擁有與滿油狀態下的燃油車同樣甚至更多長的續駛里程，再有快充加持，電動汽車取代燃油車將指日可待。

不過，固態電池實現產業化，推動電動汽車取代燃油車所指之“日”，可能還是一段較長時間。影響固態電池走向現實的最明顯障礙有兩個，一是固態電池本身也存在一些缺陷，如導電率低、界面高阻抗、穩定性差等，需要不斷改進技術進行克服；二是制造工藝要求高，如聚合物固態電池生產對環境溫度要求苛刻，須保持在80℃以上，嚴重限制了這種電池的產業化應用。

其實，固態電池面臨的所有困難，最終都會轉化為一個：成本。而要降低成本，除了尋找到技術突破口，更重要的工作是實現大規模商業化應用。當然，憑借規模效應攤薄成本，是一個循序漸進的過程。業內一般認為，固態電池在原理上與傳統鋰離子電池有很大不同，這也使得其制造生產不能依賴原有的生產線，需另起爐灶。目前，固態電池尚未形成完整的產業鏈，還沒有條件支持大面積商用。以現在的技術水平來看，實現固態電池搭載于量產車上，還需要5至10年的時間。

有一話說得好：“想種一棵樹，最好的時機是10年前，其次是現在。”如果確認了固態電池就是未來電動汽車的發展方向，那么，為了10年后不被潮流拋棄，還是現在就著手干吧。里程焦慮和安全性是動力電池繞不開的話題，未來誰先掌握固態電池的關鍵技術誰就占據主動，擁有更多話語權。

《中國質量報》【車市說事】