今日要聞!中科院歐陽明高院士：通過全球的努力，全固態(tài)電池能取得成功
“全固態(tài)電池技術(shù)雖然現(xiàn)目前仍然面臨著很多挑戰(zhàn)，但仍然是我們值得去追求的目標(biāo)。這個目標(biāo)不是短期的，可以看作是面向2030年，值得創(chuàng)新的目標(biāo)。”在4月16日下午舉辦的第二屆世界動力電池大會云上宜賓高端論壇中，中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽明高表示。
在論壇中，歐陽明高也告誡中國新能源車企和電池企業(yè)，要對這一技術(shù)路線高度重視。
所謂固態(tài)電池，即電池使用固體電極和固體電解質(zhì)，而不是傳統(tǒng)鋰離子電池中的液體或凝膠電解質(zhì)。與傳統(tǒng)鋰離子電池相比，全固態(tài)電池的優(yōu)勢通常被認(rèn)為是具有更高的能量密度，更長的貨架期，并且由于降低了液體電解質(zhì)泄漏和易燃性的風(fēng)險而提高了安全性。
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歐陽明高表示，“現(xiàn)在全球已經(jīng)有無數(shù)人投入到了這場創(chuàng)新運(yùn)動，隨著CHATGPT技術(shù)的出現(xiàn)，對新材料的探索效率極大提高，開發(fā)的周期能夠縮短，通過全球的努力，全固態(tài)電池能夠取得成功。”
“我們發(fā)現(xiàn)，在全球頂刊上發(fā)表的與固態(tài)電池技術(shù)相關(guān)的論文正在指數(shù)般地增長，可以說技術(shù)是在商業(yè)化的前夜。”歐陽明高說。
據(jù)了解，目前在全球范圍內(nèi)，日本企業(yè)在全固態(tài)電池上面投入得最多。擁有固態(tài)電池技術(shù)專利最多的豐田汽車，計劃2025年前實現(xiàn)全固態(tài)電池小規(guī)模量產(chǎn)，2030年前全固態(tài)電池要實現(xiàn)穩(wěn)定量產(chǎn)。
今年早些時候，日本汽車制造商日產(chǎn)（Nissan）宣布，日產(chǎn)研發(fā)的全固態(tài)電池和現(xiàn)在的液體電解液鋰離子電池相比，成本會降低50%，能量密度提高1倍，并且可提供比現(xiàn)在電池快3倍的充電速度。日產(chǎn)計劃在2025年建立并運(yùn)行全固態(tài)電池試點生產(chǎn)廠，然后在2028年首次應(yīng)用在汽車上，逐步實現(xiàn)量產(chǎn)。
歐洲主流車企方面，大眾集團(tuán)投資了固態(tài)電池初創(chuàng)公司QuantumScape，并在2021年稱，預(yù)計固態(tài)電池投入使用的時間將在2025年。寶馬集團(tuán)則與初創(chuàng)公司Solid Power公司合作，后者將在2023年向?qū)汃R交付測試樣品，第一輛采用全固態(tài)電池的寶馬原型車計劃在2025年之前推出，2030年之前將實現(xiàn)全固態(tài)電池的量產(chǎn)。
Solid Power公司研發(fā)的固態(tài)電池q不過在國內(nèi)，全固態(tài)電池的路線似乎不被整車廠和頭部電池企業(yè)看好。在此次論壇中，上汽集團(tuán)副總工程師、上汽捷能汽車技術(shù)有限公司總經(jīng)理朱軍說，對于整車廠而言，電池的安全放在考慮和計算的第一位，然后是電池的壽命與可靠性，以及成本。
“最后計算的還是成本。全固態(tài)電池能量密度再高，主流的電動汽車看重的還是成本。如果半固態(tài)、全固態(tài)電池能夠幫助主流汽車廠商降低成本，那么應(yīng)該很快就能商用。”朱軍說。
朱軍認(rèn)為，現(xiàn)在通過現(xiàn)有電池結(jié)構(gòu)的改善，使用液態(tài)電解液鋰離子電池的能量密度不是問題，磷酸鐵鋰電池也能做成70—100度的電池包。
而國內(nèi)第三大動力電池廠商中創(chuàng)新航科技集團(tuán)股份有限公司高級副總裁兼CTO潘芳芳說，對能量密度的追求是電池技術(shù)進(jìn)步的驅(qū)動力，此外也要兼顧能量密度與安全的平衡，與性能的平衡，與成本的平衡。
在潘芳芳看來，就能量密度而言，通過對電池正負(fù)極材料的繼續(xù)挖掘，結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新，減少電解液的使用，現(xiàn)有的液態(tài)電解質(zhì)電池仍然有進(jìn)一步的提升空間。例如現(xiàn)在的液態(tài)鋰電池能量密度能夠做到350WH/kg，循環(huán)1500周，沿著液態(tài)電池的路線，電池終極的能量密度天花板有可能做到500WH/kg。
而在安全層面而言，潘芳芳認(rèn)為，“電池安全是一個系統(tǒng)性的問題，除了材料本質(zhì)的穩(wěn)定性，系統(tǒng)的防護(hù)，全生命周期的管理都是保持安全的手段，如果全固態(tài)電池到了量產(chǎn)的時間，而液態(tài)電池的安全性也取得了相應(yīng)的進(jìn)步，并且能夠很好地兼顧性能、技術(shù)、成本的話，那么一條技術(shù)路線大規(guī)模的推廣需要考慮成本和實際。”
“如果除了安全，電池其他的性能不能兼顧，那么應(yīng)用空間有多大要打個問號。當(dāng)全固態(tài)電池商業(yè)化成功的時候，其能否跟更成熟的液態(tài)電池相比又要打個問號。”潘芳芳說。
此前，全球動力電池龍頭寧德時代董事長曾毓群談及固態(tài)電池技術(shù)時，也認(rèn)為固態(tài)電池難以形成有技術(shù)可行性和市場競爭力的產(chǎn)品，
但歐陽明高認(rèn)為，全固態(tài)電池對于現(xiàn)有液態(tài)鋰離子電池是徹底的顛覆。在全固態(tài)電池中，鋰離子的傳輸機(jī)理完全改變，一般液態(tài)電解質(zhì)鋰離子遷移數(shù)為0.5，硫化物固態(tài)電解質(zhì)鋰離子遷移數(shù)為1；全固態(tài)電池具有高溫100攝氏度到零下幾十度的寬溫度性能；全固態(tài)電池電壓窗口提高后，正負(fù)極材料的選擇范圍大大提升（正極可以選擇硫等）；甚至可以在全固態(tài)電池中使用在燃料電池中應(yīng)用的雙極板。
這和目前資本市場上十分火熱的固液混合物電池也完全不同。固液混合物電池在現(xiàn)有的液態(tài)電池技術(shù)基礎(chǔ)上，仍然保留部分電解液，電池改變的機(jī)理不大。雖然固液混合電池能夠提升比能量，以安全為目標(biāo)，但是會損失電池倍率，影響充電，影響循環(huán)壽命。
歐陽明高表示現(xiàn)目前要為行業(yè)注入信心，“不能只是埋頭拉車，不抬頭看路，我們電池企業(yè)現(xiàn)在為賺錢的事情還在很焦慮，但要小心對手一不留神就將技術(shù)顛覆了。”歐陽明高說。“不是說對手一定會顛覆，但是有全固態(tài)電池這個技術(shù)，可能會有這個風(fēng)險。作為電池大國，我們一定要引起重視。”
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