隨著主流磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池技術(shù)逐漸步入瓶頸期，尋找性能更優(yōu)的替代產(chǎn)品成為新能源汽車企業(yè)與電池廠商的共同目標。近期，智己汽車、廣汽埃安相繼發(fā)布固態(tài)電池最新技術(shù)成果，曾經(jīng)充滿爭議的固態(tài)電池再度進入了人們的視線。相比傳統(tǒng)液態(tài)電池，固態(tài)電池到底有哪些優(yōu)勢？未來將對新能源汽車產(chǎn)生哪些影響？是否已經(jīng)具備了量產(chǎn)條件？本期《質(zhì)用車》將為大家一一解讀。

　　固態(tài)電池的具體形式，包括哪些技術(shù)路線？

　　固態(tài)電池顧名思義就是采用固態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池。固態(tài)電池具有三種分類，分別為半固態(tài)、準固態(tài)和全固態(tài)，它們的液體含量分別為5-10wt%、0-5wt%、0wt%。

　　半固態(tài)電池相對于液態(tài)電池減少了電解液的使用量，并增加了復合電解質(zhì)。此外，負極從石墨體系升級到預鋰化的硅基負極/鋰金屬負極，正極從高鎳升級到了高鎳高電壓/富鋰錳基等。隔膜仍然保留并涂覆有固態(tài)電解質(zhì)涂層，鋰鹽從LiPF6升級為LiTFSI，能量密度可達350Wh/kg以上。

　　準固態(tài)電池是在全固態(tài)電池中加入少量液態(tài)電解液（通常小于5wt.%）的情況下得到的。液態(tài)電解液的作用主要是浸潤界面。

　　全固態(tài)電池與液態(tài)電池相比取消了原有的電解液，采用固態(tài)電解質(zhì)，并以薄膜的形式分隔正負極，從而替代隔膜的作用。負極從石墨體系升級到預鋰化的硅基負極/鋰金屬負極，正極從高鎳升級到了超高鎳/鎳錳酸鋰/富鋰錳基等。全固態(tài)電池的能量密度可達500Wh/kg。

　　從電解質(zhì)材料來劃分，固態(tài)電池包括聚合物體系、氧化物體系、硫化物體系三大主流技術(shù)路線。其中，聚合物電解質(zhì)采用高分子聚合物為電解質(zhì)基體，添加導電鋰鹽，構(gòu)成離子傳導網(wǎng)絡(luò)，具備柔性與易加工特點。但其僅能和鐵鋰正極匹配，且性能上限較低，也制約了其大規(guī)模應用潛力。國內(nèi)采用這一技術(shù)路線的企業(yè)包括清陶能源、貝特瑞、天賜材料、奧克股份。

　　氧化物電解質(zhì)具有較高的離子電導率、出色的熱穩(wěn)定性，同時擁有超過5V的高電壓窗口，更適配高壓正極材料體系。從成本角度來看，氧化物電解質(zhì)更適合大規(guī)模生產(chǎn)和應用。目前國內(nèi)在該技術(shù)路線進展領(lǐng)先的企業(yè)包括贛鋒鋰業(yè)、當升科技等。

　　硫化物電解質(zhì)理論上能提供更高的能量密度、更快的充電速度，具備較大的商業(yè)化潛力。其缺點包括電化學窗口相對較窄，易與鋰金屬及空氣發(fā)生反應。此外，由于可能產(chǎn)生硫化氫，以及界面穩(wěn)定性欠佳，增加了其研發(fā)難度和成本。全球方面，硫化物路線以日韓廠商為主，包括三星、豐田、松下、日產(chǎn)、LG、SKI。國內(nèi)方面，寧德時代選擇凝聚態(tài)、硫化物雙重材料體系。

　　值得注意的是，以上三大路線還同時面臨著正負極的共性問題，相比傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)，從浸潤形式的軟接觸，變成固體與固體的硬接觸，固態(tài)電解質(zhì)離子間相互作用力強，離子遷移能壘是液體的十倍以上，離子電導率低。綜合來看，固態(tài)電池技術(shù)并不成熟，當前各企業(yè)只能采取折中的方式，即半固態(tài)電池技術(shù)。半固態(tài)電池由于技術(shù)相對成熟，并且更加接近液態(tài)鋰離子電池，因此受到了不少汽車企業(yè)與電池廠商的青睞。智己L6搭載的“光年固態(tài)電池”實際上就屬于半固態(tài)電池，傳統(tǒng)電解液添加較少。此外，國軒高科、億緯鋰能、孚能科技等電池廠商，以及東風、長安、廣汽等汽車企業(yè)，都已實現(xiàn)或即將實現(xiàn)半固態(tài)電池的量產(chǎn)裝車。不過，半固態(tài)電池雖然減少了液態(tài)電解質(zhì)的用量，但是仍存在易燃風險，并且在能量密度上也與真正的全固態(tài)電池存在明顯差距。