全球汽车业展开固态电池竞备赛

固态电池已成为全球锂离子电池行业竞争的制高点之一，欧美日等传统汽车强国对此高度重视，韩国汽车及锂离子电池公司近年来也加强了固态电池的研发。“全球共有53家公司在布局研发固态电池，其中约9家专注从事硫化物固态电池。”我国科学院青岛生物能源与过程研究所研究员崔光磊说。

德法：加速推进聚合物固态锂离子电池

1999年法国Bolloré公司实现了聚环氧乙烷聚合物固态锂离子电池的商业化，2012年实现全固态电池的商业化应用。这种固态电池的特点是容易加工，可以制备大容量电芯，且机械性较软，各项性能和目前使用的电解液有相似之处。因此，比较容易利用现有设备通过改造实现固态电池的量产。

2015年，德国博世集团收购了美国电池生产商SEEO公司，采用的也是聚环氧乙烷聚合物固态电解质路线。

不过，这种固态电池的缺点也很明显，离子电导率在所有的固态电池中最低，电池本身必须加热到60℃或85℃以上，离子电导率才会提升，所以装配这种电池的汽车要经常保持在充电和高温的状态。另外，聚合物较为柔软，锂枝晶容易穿透固态电解质造成短路。聚合物是有机物，电化学稳定性也不好，虽与磷酸铁锂兼容性较好，但难与三元材料兼容，导致能量密度无法提升。崔光磊说：“聚环氧乙烷本身存在的电化学窗口窄和室温离子电导率低的缺陷，决定了这种固态锂离子电池仍然有很长的路要走。”

另外，德国三大汽车公司也一直在关注固态电池。宝马公司研发的固态电池技术有望于2026年量产。大众向美国电池公司QuantumScape投资，目标在2025年前建立固态电池生产线。德国政府曾拨款10亿欧元支持本国公司研发固态电池。

美日韩：专注硫化物全固态电池

日本丰田作为现阶段硫化物固态电池龙头公司，几乎垄断了硫化物电解质专利，于2010年率先推出了硫化物固态电池。但在崔光磊看来：“这仅仅是一种宣传，并没有实用性的固态电池面世或产业化。”

为进一步解决大容量无机固态锂离子电池产业化过程中存在的固/固界面接触失效等诸多瓶颈问题，2017年十月，丰田宣布投入研发力量进一步布局固态电池研发。同年十二月，丰田还联合松下对外宣布，将联合开发全固态电池，预计2022年实现固态电池产业化。

日本政府对固态电池研发极为重视，日本科技省共投入3个项目支持固态电池研发，低碳新能源项目在2013～2022年每年投入15亿日元支持研发，新能源研发机构在2016～2022年每年投入30亿日元支持研发；还设立了2018～2022年solidev项目，在2018年投入18亿日元，预计2025年、2030年硫化物全固态电池在日本动力锂离子电池市场的渗透率分别达到50％、95％。

“日本举全国之力推进硫化物全固态电池产业化，已经联合丰田、本田、松下、日立、三井化学、NGK等38家公司与机构一起做硫化物全固态电池，相关研究非常扎实。”崔光磊说。

在韩国，三星SDI也专注于硫化物全固态电池。2020年三月，三星SDI在NatureEnergy上发表了60℃下1000多次循环的硫化物全固态电池，用银碳复合的无锂负极材料，这是目前公开数据中最好的硫化物全固态电池。

不过，LG化学、三星SDI和SKI则联手开发基于无机固态电解质的固态电池，并成立了专门的研发基金，打造下一代电池产业生态系统。现代公司投资材料技术公司Ionic-Materials来布局固态电池，并通过南阳研发中心旗下的电池研发团队进行固态电池的研发，目前已达到一定的技术水平，预计2025年可实现固态电池量产。

美国也把重点放在了硫化物固态电池研发上，设立了battery500项目给予支持，包括硫化物先进设计、电芯设计等。在美国，重要是初创公司进行固态电池研发，比较著名的公司有Cymbet、QuantumScape、SolidPower、Polyplus、24M、Sakti3等公司。