近幾年,固態(tài)電池受到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。主要是因?yàn)橛捎陔S著電動(dòng)汽車的高速發(fā)展,鋰離子電池的安全性依然是困擾業(yè)內(nèi)人士及消費(fèi)者選購電動(dòng)汽車的一大難題。而鋰離子電池的需求量又一直處于不斷攀升的狀態(tài)。
根據(jù)中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院發(fā)布的《鋰離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書(2019)》,2018年全球鋰離子電池產(chǎn)業(yè)(不包括電池相關(guān)材料)規(guī)模達(dá)412億美元,同比增長18%;按容量計(jì)算,全球規(guī)模達(dá)到200吉瓦時(shí),同比增長25%。
能量密度是動(dòng)力電池性能的第一指標(biāo)。工信部頒布的《中國制造 2025》指明:“到 2025 年、2030 年,我國動(dòng)力電池單體能量密度分別需達(dá)到 400Wh/kg、500Wh/kg”。目前各大電池廠商均定下了2020年實(shí)現(xiàn)300Wh/kg的目標(biāo)。
但是,隨著能量密度的不斷提升,安全問題也日漸凸顯。安全隱患是液態(tài)鋰電池固有的問題。固態(tài)電池是指采用固態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池。性能方面,不可燃燒的固態(tài)電解質(zhì)是固態(tài)電池的核心。如果用固態(tài)電解質(zhì)替代鋰離子電池中的電解液,可解決原來由于低閃點(diǎn)電解液本身引起的安全隱患,做到本質(zhì)安全。
雖然各電池企業(yè)都在積極研發(fā)固態(tài)電池,但目前市場化產(chǎn)品能量密度仍然較低?,F(xiàn)階段固態(tài)電池量產(chǎn)產(chǎn)品很少,產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程仍處于早期。唯一實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池領(lǐng)域量產(chǎn)的博洛雷公司產(chǎn)品能量密度僅為 100Wh/kg,對比傳統(tǒng)鋰電尚未具備競爭優(yōu)勢。
高性能的實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品將為產(chǎn)業(yè)化奠基。從海外各家企業(yè)實(shí)驗(yàn)與中試產(chǎn)品來看,固態(tài)電池能量密度優(yōu)勢已開始凸顯,明顯超過現(xiàn)有鋰電水平。在我國,固態(tài)鋰電的基礎(chǔ)研究起步較早,在“六五”和“七五”期間,中科院就將固態(tài)鋰電和快離子導(dǎo)體列為重點(diǎn)課題,此外,北京大學(xué)、中國電子科技集團(tuán)天津 18 所等院所也立項(xiàng)進(jìn)行了固態(tài)鋰電電解質(zhì)的研究,并在此領(lǐng)域取得了不錯(cuò)的進(jìn)展。未來,隨著產(chǎn)業(yè)投入逐漸加大,產(chǎn)品性能提升的步伐也望加速。