9月11日，德國(guó)《汽車周刊》報(bào)道，大眾公布大規(guī)模電動(dòng)車發(fā)展計(jì)劃《RoadmapE》，到2030年大眾全部車型都將有電動(dòng)版，投資500億歐到電動(dòng)車電池，200億歐到電動(dòng)車。

整車企業(yè)投資電池已經(jīng)不新鮮，而大眾CEO穆倫還表示，他們已經(jīng)在計(jì)劃下一代電動(dòng)車電池，里程超過(guò)1000公里的固態(tài)電池，并將在2025年量產(chǎn)。

就在今年7月份，豐田在固態(tài)電池專利上取得了新的進(jìn)展，同時(shí)宣布要在2022年推出搭載全固態(tài)電池的全新電動(dòng)汽車。我國(guó)的動(dòng)力電池龍頭企業(yè)寧德時(shí)代也已做出表率，在聚合物和硫化物基固態(tài)電池方向分別開展了相關(guān)的研發(fā)工作并取得了初步進(jìn)展，并在規(guī)?；a(chǎn)上提出了初步的工藝路線。

眾多行業(yè)專家都對(duì)固態(tài)電池成為下一代電池技術(shù)寄予厚望，陳立泉院士更是表示，“這是我國(guó)鋰電池惟一的機(jī)遇，如果這個(gè)機(jī)遇錯(cuò)過(guò)了的話，下面要研究鋰硫電池、鋰空電池也就失去機(jī)會(huì)了”。

固態(tài)電池具有兼顧安全性和高能量密度的核心優(yōu)勢(shì)。液體電解質(zhì)電池能量密度最高可至300瓦時(shí)每公斤，可滿足國(guó)家在《促進(jìn)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)方案》提出的目標(biāo)，但是超過(guò)500瓦時(shí)每公斤被認(rèn)為是不可能的。固態(tài)電池的安全性表現(xiàn)在可以抑制鋰枝晶、不易燃燒、不易爆破、無(wú)電解液走漏、不會(huì)在高溫下發(fā)生副反應(yīng)等。

關(guān)于我國(guó)的全固態(tài)電池研發(fā)進(jìn)展，中國(guó)科學(xué)院物理研究所李泓研究員在近期的一篇報(bào)告中進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明。

以下是報(bào)告原文：

在液態(tài)電解質(zhì)中，金屬鋰負(fù)極面臨的自發(fā)化學(xué)副反應(yīng)、鋰枝晶生長(zhǎng)、不穩(wěn)定的界面膜、體積變化較大等問(wèn)題，依然難以同時(shí)解決。較多的研究團(tuán)隊(duì)提出采用固體電解質(zhì)全部或部分替代液態(tài)電解質(zhì)，來(lái)解決使用或含有金屬鋰負(fù)極的電池面臨的主要技術(shù)挑戰(zhàn)。

日本NEDO早在2008年就制定了研發(fā)計(jì)劃，計(jì)劃在2030年實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池的量產(chǎn)，包括固態(tài)金屬鋰、固態(tài)鋰硫和固態(tài)鋰空氣電池。固態(tài)電池從電解質(zhì)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；第三個(gè)是把聚合物和無(wú)機(jī)物復(fù)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)的金屬鋰電池中，正極反復(fù)體積膨脹收縮后，與固體電解質(zhì)相的接觸會(huì)逐漸變差。對(duì)于固態(tài)電池來(lái)說(shuō)，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。如果沒(méi)有更好的辦法，這三類電解質(zhì)中也可以添加少量液體來(lái)解決循環(huán)過(guò)程中電接觸惡化的問(wèn)題，這一類電解質(zhì)可以稱為混合固液電解質(zhì)，也就是說(shuō)電芯中同時(shí)含有固體電解質(zhì)和液體電解質(zhì)。

在固體電解質(zhì)材料方面，國(guó)際上已經(jīng)開發(fā)了很多類，主要包括氧化物、硫化物、氫化物、鹵素、磷酸鹽薄膜和聚合物?，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)，采用無(wú)機(jī)陶瓷電解質(zhì)來(lái)替代液體電解質(zhì)，主要是解決正極側(cè)的填充接觸問(wèn)題，可能需要非常復(fù)雜的表面包覆技術(shù)。

對(duì)于硫化物電解質(zhì)，其離子電導(dǎo)率非常高，也需要解決正極側(cè)電阻變大的問(wèn)題，同時(shí)解決制備、儲(chǔ)存、服役過(guò)程中化學(xué)穩(wěn)定性差和產(chǎn)生硫化氫的問(wèn)題。

對(duì)于薄膜電解質(zhì)，離子電導(dǎo)率雖然很低，但是通過(guò)薄膜化降低面電阻，也可以制備使用器件。但是做成大面積疊層的大容量電池還是很有挑戰(zhàn)。

目前，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的大容量固態(tài)電池主要還是聚合物固態(tài)電池，就是聚環(huán)氧乙烷基固態(tài)電解質(zhì)，加拿大魁北克水電研究所報(bào)道的數(shù)據(jù)顯示，可以使用46微米厚的金屬鋰，30微米厚聚合物電解質(zhì)以及30微米厚的磷酸鐵鋰正極，1/3C下循環(huán)1000多次，工作溫度在60到85度，電池包需要有加熱保溫功能。

中國(guó)科學(xué)院在2013年11月布局了一個(gè)戰(zhàn)略先導(dǎo)項(xiàng)目，希望能基于納米技術(shù)，研究開發(fā)一些能夠?qū)嶋H應(yīng)用的先進(jìn)材料和電池技術(shù)，目標(biāo)是300Wh/kg，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)電池開發(fā)方面，5個(gè)團(tuán)隊(duì)取得了進(jìn)展?；瘜W(xué)所的郭玉國(guó)團(tuán)隊(duì)開發(fā)了聚(醚-丙烯酸酯)的聚合物固體電解質(zhì)，耐受氧化電壓是4.5伏。

寧波材料所的許曉雄團(tuán)隊(duì)，開發(fā)了氧化物、硫化物固體電解質(zhì)材料、陶瓷片、全固態(tài)電池。還開發(fā)了能在室溫循環(huán)，也能在80℃循環(huán)，能量密度在240-280Wh/kg的8-10Ah的混合固液鋰離子電池，該電芯通過(guò)了汽研中心的第三方安全性測(cè)試。

基于剛?cè)岵?jì)的設(shè)計(jì)思想，青島生物能源所的崔光磊團(tuán)隊(duì)開發(fā)了聚丙烯碳酸酯、纖維素、鋰鑭鋯氧復(fù)合的固體電解質(zhì)，研發(fā)的電池能量密度達(dá)到了300Wh/kg，并首次在馬里亞納海溝完成了深海測(cè)試。

上海硅酸鹽研究所的郭向欣團(tuán)隊(duì)，開發(fā)了聚環(huán)氧乙烷、鋰鑭鋯氧復(fù)合的固體電解質(zhì)，并研制了2Ah級(jí)的固態(tài)鋰離子電池。

中國(guó)科學(xué)院物理研究所提出并驗(yàn)證了原位固態(tài)化的設(shè)想，研制的10Ah軟包電芯能量密度達(dá)到310-390Wh/kg，體積能量密度達(dá)到了800-890Wh/L，該電池可以在室溫和90℃循環(huán)。

目前開發(fā)生產(chǎn)的液態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池的軟包電芯中，一般液體電解質(zhì)重量百分比為20-25%，負(fù)極為碳、硅等。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，未來(lái)需要發(fā)展全固態(tài)金屬鋰電池，負(fù)極全部為鋰，但面臨很大的挑戰(zhàn)。在未來(lái)短期和中期，介于全固態(tài)和液態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池之間的技術(shù)，如混合固液電解質(zhì)電池，可能會(huì)在提升能量密度的同時(shí)，兼顧安全性、倍率特性、循環(huán)性，首先實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。

從開發(fā)混合固液電解質(zhì)電池和全固態(tài)金屬鋰電池產(chǎn)業(yè)來(lái)看，需要重點(diǎn)開發(fā)固體電解質(zhì)和金屬鋰材料，解決界面離子和電子傳輸，以及體積形變問(wèn)題，多數(shù)設(shè)備可以通過(guò)采用現(xiàn)有鋰離子電池和一次金屬鋰電池產(chǎn)業(yè)的制造裝備來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，大規(guī)模生產(chǎn)金屬鋰電池的干燥房等生產(chǎn)環(huán)境控制技術(shù)也已經(jīng)掌握。盡管開發(fā)混合固液電解質(zhì)電池和全固態(tài)金屬鋰電池，還面臨很多科學(xué)與技術(shù)的挑戰(zhàn)，但這些方向同樣充滿了希望。