▲三星硫化物电池
▲添加缓冲层改善界面性能
综合看来，聚合物体系工艺最成熟，率先诞生 EV 级别产品， 其概念性与前瞻性引发后来者加速投资研发，但性能上限制约发展，与无机固态电解质复合将是未来可能的解决路径；氧化物体系中， 薄膜类型开发重点在于容量的扩充与规模化生产，而非薄膜类型的综合性能较好，是当前研发的重点方向；硫化物体系是最具希望应用于电动车领域的固态电池体系，但处于发展空间巨大与技术水平不成熟的两极化局面，解决安全问题与界面问题是未来的重点。
▲各体系性能指标对比
3、产业化尚处早期，但前景已有保障
市场化产品能量密度较低。 现阶段固态电池量产产品很少，产业化进程仍处于早期。 唯一实现动力电池领域量产的博洛雷公司产品能量密度仅为 100Wh/kg， 对比传统锂电尚未具备竞争优势。高性能的实验室产品将为产业化奠基。 从海外各家企业实验与中试产品来看，固态电池能量密度优势已开始凸显，明显超过现有锂电水平。 在我国， 固态锂电的基础研究起步较早， 在“六五”和“七五”期间，中科院就将固态锂电和快离子导体列为重点课题，此外，北京大学、中国电子科技集团天津 18 所等院所也立项进行了固态锂电电解质的研究，并在此领域取得了不错的进展。 未来，随着产业投入逐渐加大，产品性能提升的步伐也望加速。
▲全球主要固态电池企业产品
4、固态电池对锂电产业链的影响
除了电解质，固态电池在其他电池部件上的选择与传统锂电也有一定差异。电极材料采用与固态电解质混合的复合电极。 结构上， 固态电池正负极与传统电极的最大区别在于： 为了增加极片与电解质的接触面积， 固态电池的正负极一般会与固态电解质混合。例如在正负极颗粒间热压或填充固态电解质，或者在电极侧引入液体，形成固-液复合体系，这都与传统锂电单独混合极片浆料并在铝/铜箔上涂布不同。 而在材料选择上，由于固态电解质普遍更高的电化学窗口，高镍高压正极材料更容易搭载，未来也将持续沿用新的正极材料体系，负极材料上，多采用硅、金属锂等高容量负极，充分发挥固态电池的优势。电极与电解质之间存在缓冲层。 缓冲层的加入能起到改善电极与电解质界面性能的作用。其成分可以为凝胶化合物、Al2O3 等。
隔膜仍然存在，电池实现全固态后消失。 现阶段的大部分固态电池企业的产品仍需添加少量液态电解液以缓解电极界面问题、增加电导率，因此隔膜仍然存在与电池中以用来阻隔正负极，避免电池短路。这种折中的解决方法同时拥有固态电池的性能优势，在技术难度上也更加易于实现。 而随着技术推进， 未来电解液用量会越来越少，当过渡到完全不含液体或液体含量足够小时， 电池将取消隔膜设计，体系已能满足安全需求。多采用软包的封装技术。 除去液态电解液后，固态电池的封装与 PACK 上比传统锂电更灵活、更轻便，因此将采用软包封装。
▲固态电池内部结构透视图
未来发展之路：步步为营，梯次渗透
展望未来发展趋势，技术上步步为营，应用上梯次渗透，固态电池阶段发展之路已经明晰。结构上， 现阶段电池体系包含部分液态电解质以取长补短。 而技术发展过程中将逐渐减少液体的使用，从半固态电池到准固态电池，最终迈向无液体的全固态电池。应用领域上，有望率先发挥安全与柔性优势，应用于对成本敏感度较小的微电池领域，如RFID、植入式医疗设备、无线传感器等；技术进步后，再逐渐向高端消费电池渗透；随着产品的成熟，最终大规模踏入电动车与储能市场，从高端品牌往下渗透， 实现下游需求的全面爆发。
电池网微信
