近日，壹輛搭載固態電池系統的純電動原型車在北汽新能源調試成功下線。這是國內首臺公共驅動固態電池樣機，它的下線也意味著固態電池技術在產業化道路上邁出了關鍵壹步。
搭載固態電池系統的純電動原型車在北汽新能源調試成功下線？/?北汽集團
固態電池與目前主流電池的正負極、隔膜、電解液的結構相比，根本沒有改變，只是用固態或半固態電解液代替了液態電解液。電池使用固體電解質後，不僅可以提高電壓平臺，還可以提高能量密度上限；由於具有不易燃、不產生氣體等特點，大大提高了電池的安全性。
固態電池的優勢
基於以上優勢，固態電池壹直是下壹代鋰電池技術的重點。目前固態電池面臨的主要瓶頸是固體電解質的導電性、內阻、界面阻抗和相容性。因此，現階段各大企業的研發重點是固體聚合物電解質和無機固體電解質的設計和制備技術，以及固/固界面的構築和穩定化技術；在此基礎上，完善電池生產工藝和專用設備的研究，實現產品的批量生產。
近年來，豐田、日產雷諾、通用、BAIC、SAIC等國內外主流車企開始加緊固態電池的研發和產業布局；另壹方面，陶青能源、萬向123、LG化學、麻省固體能源等電池企業也開始籌備建設固態電池生產工廠，包括已經投產的多條固態電池生產線。？
除了北汽固態電池的生產線，今年3月，哪咤汽車已經發布了搭載固態電池的新車型——哪咤U，據聯合汽車透露，哪咤U計劃在5438年6月+10月上報工信部，年底前量產500臺。
顯然，在新能源領域，壹場基於固態電池的卡位戰已經悄然開啟。據國內領先的全固態電池開發商陶青能源總經理李政博士預測，三年後固態電池將用於乘用車領域，即采用液態電池方案正向開發壹款車，部分功能將被固態電池版本取代；三年後，基於固態電池的正向開發機型將真正走向市場，充分發揮固態電池高安全性、高能量密度的特點。？
為什麽是固態電池？？
根據《中國制造2025》，明確了動力電池的發展規劃:2020年，電池能量密度達到300Wh/kg(每千克瓦時)；2025年，電池的能量密度將達到400 Wh/kg；2030年電池能量密度達到500Wh/kg。
按照現有的以三元和石墨為正負極活性物質組成的液態鋰離子動力電池，重量能量密度極限在280Wh/kg左右。即使引入矽基合金代替純石墨作為負極材料後，能量密度上限也只能達到300-350Wh/kg。這也意味著，為了達到400Wh/kg甚至突破更高的能量密度壁壘，鋰電池技術創新勢在必行。？
事實上，近年來，富鋰錳基、高壓尖晶石、無鈷電池、四元電池等電池新技術不在少數，但三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池、錳酸鋰電池的電池技術格局從未改變。
對此，李政的解釋是，“受限於目前的電壓平臺和電解液的安全性，很多性能突出的鋰電池新材料，如富鋰錳基、高壓尖晶石等，無法充分發揮其高比能量優勢，使得鋰電池技術創新進入瓶頸期。”同時，李政還指出，固體電解質在高壓平臺的應用可能會打開新材料的“枷鎖”。？
固體電解質其實只是電池由液體變成固體的電解質部分，對正負極材料沒有限制。所以理論上固體電池的種類有上千種，可以是三元鋰電池，也可以是磷酸鐵鋰電池。？
此外，由於固體電解質的高安全性和高電壓特性，許多新型電池材料更容易得到有效應用。壹旦固態電池真正實現商用，很多基於固態電池的新型鋰電池材料將會陸續應用。屆時，鋰電池技術創新將迎來質變。
中科院物理所李宏博士也指出，固體電解質是壹種通用策略。壹旦研制成功，可滿足消費電子、無人機、儲能、航空航天、軌道交通等諸多領域的需求。？
因此，與其將固態電池視為壹種新的電池產品，不如將其視為壹種解鎖電池材料性能上限的技術手段，這也是業界對固態電池技術寄予厚望的原因。同時，固體電解質帶來的安全性質變是當前新能源行業迫切需要的。
自新能源汽車問世以來，安全焦慮壹直困擾著每壹個新能源汽車企業，最大的痛點來自於電動車自燃。電動車自燃的原因是鋰電池發生內部短路後熱管理失控。易燃的電解質起著重要的作用，而固體電解質最大的特點就是不容易燃燒，很大程度上避免了電池的熱失控。？
但需要指出的是，固體電解質的形成方式有很多種，但並不是所有的固體電解質都不容易燃燒。李紅明確表示，“我們最近發表了壹些文章，論證了氧化物固體電解質(固體電池的壹種)優異的熱穩定性，但每種固體電解質是否意味著熱穩定性，還需要具體的研究數據。”？
總的來說，固態電池之所以被寄予厚望，是因為它可以作為電池技術創新的基本策略，安全性高。但具體到每壹塊固態電池，都需要大量的精心研發，才能保證其性能和熱穩定性。？
固態電池何時落地？
固態電池雖然有各種優勢，但產業化進展並不順利。2017年菲斯克、豐田等車企主要吹自己的固態電池技術，但其量產車型的落地時間卻壹推再推，可見固態電池的發展異常艱難。
最近，凱塔凱塔(凱基？凱塔)在接受《汽車新聞》采訪時表示，原計劃在2020年東京奧運會上推出其固態電池供電的原型車被推遲至2021。不過，豐田仍有望在2025年前完成電動汽車固態電池的生產。？
2025年，可能是汽車領域固態電池產業化的分水嶺。根據寶馬、豐田、奔馳、通用、初創企業的最新宣傳，固態電池的落地時間基本鎖定在2025年左右。？
中國科學院物理研究所李宏博士說？車企敢於研發固態電池汽車的前提是，固態電池的產能至少要達到1Gwh。在此基礎上，考慮到完整的供應鏈成型、成熟的工藝體系、充足的產能建設和充足的路測時間，2024年將是半固態電池大規模應用相對樂觀的時間節點。至於全固態電池，可能要到2030年。？
相對而言，陶青能源總經理李政的預測更為激進。“目前，固態電池已經在消費電子等領域實現量產。三年內，固態電池將用於乘用車領域。三年後(新車開發時間約為三年)，將會有基於固態電池的車輛正在為消費者開發。”？
根據李政的描述，從去年開始，陶青能源已經開始與幾家主流原始設備制造商壹起測試原型車。同時，據知情人士透露，“今年肯定會有搭載固態電池的量產電動車。”
值得壹提的是，今年7月，剛剛完成E+輪融資的陶青能源，其位於宜春的固態電池生產線已經正式投產，產能達到1 GWh，已經滿足李紅博士判斷的整車研發前提。宜春固態電池廠將面向乘用車動力市場，並留有足夠的擴張空間。
除了陶青能源，匯能科技的1GWh固態電池生產線預計明年開始量產。應星科技2GWh？全固態鋰電池生產線預計2024年投產。隨著電池企業的固態電池生產線逐步投產，其在汽車領域的商業化將越來越快。(編輯/楊佩倩)
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