抢占下一代动力电池技术制高点的将是固态电池

电动汽车制造商MullenTechnologies近日宣布了其获得授权的固态聚合物电池技术的独立测试结果，使用该授权电池能使电动车续航里程最大达到了1030公里，与现有锂电池相比，这款电池将大大延长电动车的续航里程。

随着全球新能源汽车时代的到来，各国都在大力推进本国的新能源汽车的发展。业内人士认为当前锂离子电池显示电力存储性能的“能量密度”已接近理论上的极限，难以再大幅提高性能。

固态电池也被广泛期待成为下一代动力电池技术，过去十年相关专利数量增长超过10倍。但由于固态电池技术尚未成熟，距离量产还有较大距离。预计在2025年前后，半固态电池可以实现量产，2030年前后实现全固态电池的商业化应用。

固态电池就是使用固体电极和固体电解质的锂二次电池电池，具有不可燃、不腐蚀、不挥发、不漏液等优势，安全性能大大提升。另外，固态电池使用金属锂做负极，可匹配高电压正极材料，进一步提升能量密度，用以满足电动汽车的续航里程要求。

依据电解质分类，锂电池可分为液态、半固态、准固态和全固态四大类，其中半固态、准固态和全固态三种统称为固态电池。

与液态锂离子电池不同，固态电池中的固态电解质替代了液态锂离子电池的液态电解质、隔膜。固态电池潜力巨大，有希望获得安全性更高、单体能量密度更高（＞350Wh/kg）和寿命更长（＞5000次）的动力电池。

固态电池的迭代过程中，液态电解质含量将从20wt%降至0wt%，电池负极逐步替换成金属锂片，电池能量密度有望提升至500Wh/kg，电池工作温度范围扩大三倍以上。

固态电解质是固态电池的核心部件，在很大程度上决定了固态电池的各项性能参数，如功率密度、循环稳定性、安全性能、高低温性能以及使用寿命。

固态电池距离高性能锂离子电池系统仍有差距，聚合物、氧化物、硫化物三类固态电解质的性能参数各有优劣。

固态电池凭借高能量密度和高安全性的优势已获得很多企业的青睐和布局。

纵览全球固态电池企业，有初创公司，也不乏国际厂商，企业之间独踞山头信仰不同的电解质体系，未出现技术流动或融合的态势。

日本的丰田、松下，韩国的三星和LG化学，中国的宁德时代、卫蓝新能源、清陶、锋锂，欧洲的STMicroelectrionics，美洲的SolidPower、QuantumScape、SolidEnergy、IonicMaterial等诸多企业纷纷布局。

固态锂电池中，硫化物固态电池（锂硫电池）由于具有较高的能量密度和低廉的成本，有着巨大的开发潜力。

相对而言，欧美企业偏好氧化物与聚合物体系，而日韩企业则更多致力于解决硫化物体系的产业化难题，其中以丰田、三星等巨头为代表。丰田在2010年就推出硫化物固态电池，2014年其实验原型能量密度达到400Wh/kg，丰田固态电池的专利数量在2017年初就已经达到30件，远高于其他企业。

丰田高管表示丰田或将在2020年实现硫化物固态电池的产业化。国内企业CATL在硫化物固态电池方面相对领先，正加速开发纯电动汽车用的硫化物全固态锂金属电池。

各类型固态电池的电芯封装技术大同小异，差别主要体现在电极和电解质的制备工艺。全固态锂电池根据电池形态可以分成薄膜型和大容量型两大类。大容量全固态电池适合规模化生产的技术路线仍在研究中，涂布法最为常见。

光大证券分析称，向全固态锂电池过渡是锂电技术进步的重要趋势。固态电池将液态电解质替换为固态电解质，安全性高，大大降低了电池热失控的风险，提升理论能量密度，有望解决新能源汽车里程焦虑问题。此外进一步缩减电池重量，体积能量密度较液态锂离子电池（石墨负极）可提升70%以上。