电池革命！解决电动车续航问题，各车企争相提速全固态电池产业化

随着全球对新能源汽车的需求不断增加，动力电池技术的革新成为了行业关注的焦点。特别是全固态电池技术，以其更高的安全性、能量密度和循环寿命，被认为是未来电动汽车的关键技术之一。本文将探讨全固态电池技术的最新进展，以及各大车企如何加速这一技术的产业化进程，以期在新能源汽车领域实现质的飞跃。

全固态电池技术概述

全固态电池是一种使用固态电解质代替传统锂离子电池中的液态或凝胶状电解质的电池。这种电池具有更高的安全性，因为它不像液态电解质那样容易泄漏或引发短路。此外，全固态电池在理论上可以提供更高的能量密度，这意味着在相同体积或重量下，它们可以储存更多的电能，从而显著提高电动汽车的续航里程。

据专家预测，全固态电池预计在2027年至2030年之间达到规模产业化。这将标志着电池技术的一个重大突破，为新能源汽车的普及和发展提供强有力的支持。

国内外全固态电池产业化进展

在全球范围内，多个国家和地区都在积极推动全固态电池的研发和产业化。中国作为新能源汽车的主要生产国，其在全固态电池领域的进展尤为引人注目。截至2023年底，国内固态电池产能规划已接近400GWh，显示出国内企业在该领域的雄厚实力和快速发展。

国内外许多知名企业也在全固态电池技术上进行了大量投资。例如，宁德时代、赣锋锂业和孚能科技等传统锂电巨头，以及卫蓝新能源、清陶能源和恩能动力等初创公司，都在加快固态电池研发进度。这些企业的共同目标是通过技术创新，提升电池性能，最终实现全固态电池的商业化应用。

全固态电池面临的挑战与机遇

尽管全固态电池技术前景广阔，但其产业化过程仍面临诸多挑战。首先，固态电解质材料的研发和生产仍需克服高成本和生产效率低下的问题。其次，如何确保全固态电池在实际应用中的长期稳定性和可靠性，也是当前研究的重点之一。

然而，面对这些挑战，全球各地的科研机构和企业也在积极寻求解决方案。例如，欧阳明高院士提出的硫化物全固态电池技术路线，已经在正极材料和电解质方面取得了显著进展。此外，中国新能源汽车产业创新联盟数据显示，我国动力电池产业规模不断扩大，进一步推动了全固态电池技术的发展。

各大车企如何应对

为了抓住全固态电池带来的机遇，各大车企也在积极布局。例如，宁德时代发布了掀起补能效率革命的“新王炸”神行PLUS，并构建出“超充电池+超充服务+超充网络”的“超充体验闭环”，展示了其在全固态电池技术应用方面的领先地位。此外，中国新能源汽车产业十年取得显著成就，其中固态电池被视为电池技术竞争的制高点，也是巩固扩大新能源汽车优势的关键技术之一。

结论

全固态电池技术的发展不仅是新能源汽车行业的一次重大革新，更是全球能源结构转型的重要推动力。随着技术进步和产业化进程的加速，全固态电池有望在2030年左右实现规模化应用，从而彻底解决新能源汽车续航问题，推动新能源汽车向更广泛的市场

全固态电池技术的最新研发进展是什么？

全固态电池技术的最新研发进展主要集中在以下几个方面：

1. 材料和性能提升：
2. • 清华大学材料学院南策文院士、沈洋教授团队在全固态锂离子电池领域取得了显著进展，采用固态电解质替代传统有机液态电解液，有望从根本上解决电池的安全性问题，同时进一步提升锂电池的能量密度和循环寿命。
   
   • 青岛能源所研究组针对硫化物全固态电池研发过程中电解质性能及电池倍率和寿命的关键问题，研发出多体系多功能性的硫化物固体电解质，最高室温离子电导率达11 mS/cm，与有机电解液相媲美；具备高倍率和低温充放电能力，即5℃、3C倍率。
2. 商业化进程加速：
3. • 宁德时代全固态电池的研发已取得显著成果，并有望在2027年实现小批量生产。
   • 高能时代硫化物全固态锂电池研发进展顺利，目前已经完成20Ah级全固态电芯A样开发，并正在搭建中试线，预计2024年年底可以实现5Ah级全固态电芯的生产。
   
3. 大容量和高能量密度：
4. • 研究团队实现了宽温度范围稳定循环的高能量密度全固态锂电池。
   • 广汽埃安昊铂公布固态电池最新研发进展，能量密度已经超过350Wh/kg，预计2026年将实现全固态电池量产搭载。
   
4. 国际合作与竞争：
5. • 日本大型电池企业麦克赛尔研发的圆柱形全固态电池容量超过传统陶瓷封装型电池，提升了续航能力和延长了使用寿命。

全固态电池在安全性、能量密度和循环寿命方面的具体优势有哪些？

全固态电池取消了传统液态锂离子电池中的电解液，采用聚合物、氧化物或硫化物作为固态电解质。这种设计大大降低了电池的易燃性和易挥发性，从而提高了电池的安全性。此外，全固态电池的界面稳定性也非常高，这进一步增强了其安全性。

全固态电池的能量密度较高，能够达到400Wh/kg以上，甚至有研究表明其体积能量密度提升了52%以上，质量能量密度提升了50%以上。这意味着全固态电池可以实现更长的续航里程，例如超1000公里的续航能力。相比之下，当前量产的液态锂离子电池在这些方面表现不佳。

全固态电池在循环寿命方面也有显著优势。例如，清华大学研发的全固态锂电池在室温下1.0mAcm-2的电流密度下，经过1000次循环后，容量保持率为92%，即使在20000次循环后也有71%的容量保持率，这是迄今为止报道中室温下循环寿命最长的全固态电池。此外，有研究表明全固态电池可以实现2000次循环，甚至超过10000小时的循环寿命。LG新能源的全固态电池也展示了在常温环境下循环寿命超过500次的能力。

目前全球哪些国家或地区在全固态电池产业化方面处于领先地位，他们的主要成就是什么？

1. 中国：
2. • 中国在全固态电池技术研发与产业化方面已显现出领先态势。据国家知识产权局发布的信息显示，中国在全球固态电池关键技术专利申请总量中占据了36.7%。
   • 中国将全固态电池列入其发展战略，并且在新能源汽车和液态锂电池技术路线上引领全球，建议在全固态电池开发中也建立起中国技术路线图。
   • 尽管中国在全固态电池技术路线图方面尚未正式发布，但其在相关技术研发和产业化方面仍然具有强大的竞争力。
   
2. 日本：
3. • 日本在全固态电池研发方面处于领先地位。根据从2000年至2022年3月底公开的专利数调查，日本企业垄断了前三名，其中丰田车企的相关专利数排在第一。
   • 日本被认为是世界上固态电池商业化的第一个国家，其企业布局和技术积累在全球范围内具有显著优势。
   
3. 韩国：
4. • 韩国也将全固态电池列入其发展战略，并且在全固态电池技术研发和产业化方面也有显著进展。

这些国家在全固态电池产业化方面的主要成就包括：

• 中国：拥有大量的全固态电池关键技术专利，且在新能源汽车和液态锂电池技术路线上具有全球领先地位。
• 日本：在全固态电池研发和专利申请方面占据全球领先地位，丰田等企业在该领域具有显著优势。
• 韩国：虽然具体成就较少提及，但其在全固态电池技术研发和产业化方面也有显著进展，并被列入国家发展战略。

全固态电池面临的主要挑战及其解决方案有哪些？

主要挑战

1. 材料问题：
2. • 固态电解质的开发：全固态电池需要高性能的固态电解质材料，这些材料必须具备良好的离子导电性和化学稳定性。目前，固态电解质的研发仍然是一个重要的技术瓶颈。
   • 新型电解质材料：为了提升全固态电池的能量密度、倍率性能和循环寿命，研究人员正在探索新型电解质材料。
2. 界面问题：
3. • 电极与电解质界面相容性：电极与电解质之间的界面相容性差是全固态电池的一个主要问题，这会影响电池的整体性能和寿命。
   • 界面改性：通过界面改性技术，可以提高电极与电解质之间的相容性，从而提升电池性能。
3. 工程化问题：
4. • 产业化关键：全固态电池的工程化是实现产业化的关键步骤。这包括电池的设计、制造工艺以及大规模生产的能力。
   • 批量化制备技术：开发高效的电解质材料批量化制备技术是实现全固态电池大规模生产的必要条件。
4. 技术门槛高：
5. • 跨学科特性：全固态电池涉及材料科学、化学、物理等多个学科，技术门槛极高。
   • 工艺和设备：全固态电池的制造工艺复杂，需要先进的设备支持，这些设备的研发和应用也是当前的难点之一。
5. 产业链问题：
6. • 从原料到基材生产：全固态电池的产业化不仅需要解决材料和工艺问题，还需要完善整个产业链，包括原料供应、基材生产、电芯/电池包装配、电池生产应用到电池回收等环节。

解决方案

1. 研发新型电解质材料：
2. • 硫化物全固态电池：例如，中科院青岛能源研究所团队通过解决硫化物全固态电池叠层工艺的行业痛点及瓶颈问题，推动了硫化物全固态电池的大型车载电池制作工艺的突破。
2. 界面改性技术：
3. • 正极界面改性：通过改善正极与电解质之间的界面相容性，可以显著提升电池的性能和寿命。
3. 工程化和产业化：
4. • 大面积生产技术：开发适用于大面积生产的全固态电池制造工艺和设备，以满足市场需求。
   • 量产计划：例如，有专家预测2027年全固态电池装车可能不乐观，但整车企业迫切期望尽快实现量产。
4. 跨学科合作：
5. • 多学科融合：通过跨学科合作，整合材料科学、化学、物理等领域的研究成果，共同推动全固态电池技术的进步。
5. 完善产业链：
6. • 全产业链协同：建立从原料供应到最终产品回收的完整产业链，确保全固态电池的可持续发展。

宁德时代、赣锋锂业等企业在全固态电池技术上的具体投资和研发成果是什么？

宁德时代

1. 研发进展：
2. • 宁德时代已经进行了多年的全固态电池研发，并且在2024年4月的CIBF（重庆国际电池技术交流会）上首次公布了全固态电池的研发和量产时间表。根据宁德时代首席科学家吴凯的说法，宁德时代的全固态电池研发目前处于4分的水平。
   • 公司非常重视固态电池的研发，并且已经进行了高强度的投入，通过材料体系和系统结构层面的技术创新，持续提升电池能量密度。
2. 量产计划：
3. • 宁德时代计划在2027年开始小批量生产全固态电池。

赣锋锂业

1. 研发进展：
2. • 赣锋锂业积极参与全球前沿固态电池领域的技术研发，并取得了一系列技术成果。公司自主开发的长续航纯电动汽车应用的高安全高比能固液混合动力锂电池已经初步实现量产。
   • 赣锋锂业的第一代固液混合电池已初步实现量产，能量密度达到240~270Wh/kg，安全性能卓越。
2. 国家级支持：
3. • 赣锋锂业的“高能量密度全固态锂离子电池及整车搭载技术开发”项目获得了国家重点研发计划项目的批准。

宁德时代和赣锋锂业在全固态电池技术上都取得了显著的研发进展和产业化成果。