為有效降低電動(dòng)汽車成本，眾多汽車制造商都投入下一代動(dòng)力電池技術(shù)研究，人們?cè)?jīng)想通過(guò)固態(tài)電池來(lái)提高汽車動(dòng)力電池的續(xù)航水平，對(duì)于固態(tài)電池的研究已經(jīng)出現(xiàn)了很多的研發(fā)實(shí)例。

2017年5月17日，2017年第五屆國(guó)際電動(dòng)汽車及關(guān)鍵部件測(cè)評(píng)研討會(huì)”在江蘇常州成功召開(kāi)。中國(guó)科學(xué)院物理研究所研究員李泓在會(huì)上詳細(xì)解讀了各種固態(tài)電池的發(fā)展方向及前景。

目前，液態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池已經(jīng)進(jìn)入第三代。其中，正極材料的電壓和容量不斷得到提高，負(fù)極逐漸轉(zhuǎn)向高容量材料，電解液進(jìn)一步功能化，而陶瓷隔膜還在不斷發(fā)展中。在2016年國(guó)家新能源汽車重點(diǎn)專項(xiàng)中，各企業(yè)申報(bào)的研發(fā)方案顯示，對(duì)于300Kw/h的鋰離子動(dòng)力電池路線基本選擇高鎳和NCA。此外，由于納米硅的技術(shù)進(jìn)步，顆粒尺寸逐漸下降，循環(huán)性也得到迅速提升，但是關(guān)鍵要解決電池的安全性能以及循環(huán)性能。

在世界范圍內(nèi)，日本早在2008年就制定了國(guó)家計(jì)劃，并希望在2030年實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池的量產(chǎn)。固態(tài)電池從形態(tài)上分成三類，一個(gè)是純聚合物，比如聚環(huán)氧乙烷；一個(gè)是無(wú)機(jī)固體電解質(zhì)的氧化物或者硫化物，這些都可以是磷酸鹽；第三個(gè)是把聚合物和無(wú)機(jī)復(fù)合結(jié)合在一起。這三種固體電解質(zhì)最難解決的問(wèn)題在于在鋰離子電池或者是將來(lái)的金屬正極的體積膨脹收縮。目前，沒(méi)有辦法解決超薄覆技術(shù)，可能需要添加液體來(lái)解決電子逐漸變大的問(wèn)題。對(duì)固態(tài)電池來(lái)說(shuō)，主要就是在循環(huán)過(guò)程中如何一直保持較低的電子和離子阻抗。

在電解質(zhì)材料本身，國(guó)際上已經(jīng)開(kāi)發(fā)了很多類，氧化物、硫化物、氫化物以及磷酸鹽的薄膜和聚合物?，F(xiàn)在主流的電解質(zhì)材料有三種，首先是氧化物固體電解質(zhì)，如果采用無(wú)機(jī)陶瓷來(lái)替代液體，需要非常復(fù)雜的表面包覆技術(shù)；要重點(diǎn)解決正極側(cè)的填充問(wèn)題。對(duì)于硫化物電解質(zhì)，其電導(dǎo)率非常高，關(guān)鍵在于循環(huán)過(guò)程中電解質(zhì)的變化，在基礎(chǔ)研究層面，這個(gè)是世界范圍內(nèi)全固態(tài)電池最切實(shí)可行的路線。對(duì)于薄膜電解質(zhì)，離子電導(dǎo)率雖然很低，但是因?yàn)檫^(guò)薄，是很難做大面積用于大容量電池。

針對(duì)不同的固態(tài)電池類型，李泓研究院進(jìn)行了細(xì)致的分析；

氧化物電解質(zhì)基固態(tài)電池的基本特性

硫化物電解質(zhì)基固態(tài)電池的基本特性

薄膜固態(tài)電池的基本特性

聚合物固態(tài)電池的基本特性

固態(tài)電池的示范與應(yīng)用

目前，真正能做到商品的大容量電池的主要還是聚合物的固態(tài)電池，唯一商業(yè)化的就是聚環(huán)氧乙烷，可以使用25微米厚的金屬鋰，循環(huán)一千多次，工作溫度在60到85度，所以在電池包需要有一部分熱管理。

科學(xué)院在2013年布局了一個(gè)戰(zhàn)略宣導(dǎo)項(xiàng)目，希望能做一些把基礎(chǔ)研究移到產(chǎn)業(yè)化上的一些電池的相關(guān)的技術(shù)，這個(gè)目標(biāo)是做到300Kw/h，但是在明年6月份所有的材料要進(jìn)入到量產(chǎn)的階段。在固態(tài)方面，剛才提到PEO耐受電壓是3.8伏，丙烯酸酯的耐受電壓是4.5伏。

總體而言，在開(kāi)發(fā)的液態(tài)鋰離子電池軟包，在20~25%的一個(gè)重量比。今后的目標(biāo)在國(guó)際上是發(fā)展全固態(tài)，可以帶來(lái)能量密度和安全性兼容的效果。在產(chǎn)業(yè)上的話，固態(tài)電池的開(kāi)發(fā)只需要把固體電解質(zhì)和金屬鋰做好。在產(chǎn)業(yè)界已經(jīng)準(zhǔn)備好了來(lái)大規(guī)模生產(chǎn)固態(tài)的金屬鋰電池，在環(huán)境控制上已經(jīng)沒(méi)有任何問(wèn)題。希望有機(jī)會(huì)跟各方來(lái)合作來(lái)一起推動(dòng)固態(tài)電池的發(fā)展，謝謝大家。

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