鋰離子 (Li-ion) 電池已成為許多應(yīng)用的首選技術(shù)。鋰離子電池供電系統(tǒng)的范圍從手機(jī)、筆記本電腦和電動(dòng)工具到電動(dòng)汽車(chē)、電動(dòng)卡車(chē)和公共汽車(chē)，甚至電動(dòng)飛機(jī)。傳統(tǒng)的鋰離子電池包括正極、負(fù)極、隔膜和液體電解質(zhì)。易燃液體電解液是造成鋰離子電池安全問(wèn)題的原因，例如電解液泄漏、火災(zāi)或爆炸。顧名思義，在固態(tài)電池中，易燃液體電解質(zhì)被固態(tài)電解質(zhì)取代，從而提高了安全性并增強(qiáng)了電池特性。固態(tài)電池的開(kāi)發(fā)旨在打造具有更高能量密度、快速充電能力、更低成本和更高安全性的下一代電池。

固態(tài)電池在汽車(chē)、消費(fèi)電子、工業(yè)、航空航天等多個(gè)行業(yè)有許多潛在應(yīng)用。固態(tài)電池有兩種截然不同的類(lèi)別：能量容量非常小的固態(tài)電池，已經(jīng)商用來(lái)自多家供應(yīng)商，旨在應(yīng)用于消費(fèi)電子產(chǎn)品，而最大的推動(dòng)力是用于電動(dòng)和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē) (EV/HEV) 的大能量容量(“散裝”)固態(tài)電池。

電動(dòng)汽車(chē)是固態(tài)電池發(fā)展的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力

內(nèi)燃機(jī) (ICE) 為汽車(chē)提供動(dòng)力已有 100 多年的歷史，但I(xiàn)CE 的時(shí)代即將結(jié)束。電動(dòng)汽車(chē)將逐步取代內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)，并在未來(lái)幾年成為汽車(chē)行業(yè)的主流。

然而，今天許多汽車(chē)用戶仍然擔(dān)心電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程短、充電時(shí)間長(zhǎng)、成本和安全性。為了增加行駛里程，一個(gè)簡(jiǎn)單的方法是增加電池容量。可以通過(guò)增加每個(gè)電池組(車(chē)輛中的大電池)的電池單元(基本單元)的數(shù)量來(lái)增加能量容量 - 在這種情況下，電池價(jià)格和重量都會(huì)增加，并且電池會(huì)占用大量空間車(chē)輛——或者通過(guò)增加電池能量密度，一個(gè)更合適的解決方案。固態(tài)電池方法可以提高電池能量密度，因此每輛車(chē)需要更少的電池。這也是眾多電池生產(chǎn)商和汽車(chē)主機(jī)廠瞄準(zhǔn)固態(tài)電池發(fā)展的原因之一。

盡管據(jù)稱固態(tài)電池與傳統(tǒng)鋰離子電池相比具有多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，但它們的發(fā)展也面臨著許多挑戰(zhàn)，如離子電導(dǎo)率低、固體電解質(zhì)潤(rùn)濕性差、工作溫度高等。固態(tài)電池的最終選擇- 電解質(zhì)材料及相關(guān)設(shè)備和工藝仍在研究中。

安全和高性能的電池是對(duì)抗競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的重要差異化因素。因此，盡管仍然存在技術(shù)和供應(yīng)鏈挑戰(zhàn)，許多電池和汽車(chē)制造商已經(jīng)提出了大規(guī)模生產(chǎn)的目標(biāo)路線圖，以確保在固態(tài)電池市場(chǎng)中的領(lǐng)導(dǎo)地位。

例如，豐田計(jì)劃從 2025 年開(kāi)始量產(chǎn)固態(tài)電池。QuantumScape 和松下也計(jì)劃在 2025-2026 年量產(chǎn)固態(tài)電池，三星 SDI 正致力于從 2027 年開(kāi)始量產(chǎn)的固態(tài)電池。此外，大眾、現(xiàn)代和寶馬等許多電動(dòng)汽車(chē)制造商都對(duì)固態(tài)電池初創(chuàng)公司進(jìn)行了投資，并計(jì)劃在未來(lái)幾年推出使用固態(tài)電池的電動(dòng)汽車(chē)。例如，大眾汽車(chē)計(jì)劃在 2025 年左右推出配備固態(tài)電池的電動(dòng)汽車(chē)，并與初創(chuàng)公司QuantumScape建立合作伙伴關(guān)系。

基于技術(shù)里程碑的成就和不斷增長(zhǎng)的供應(yīng)鏈合作，Yole Développement預(yù)計(jì)固態(tài)電池的商業(yè)化將在 2025 年左右開(kāi)始。但是，小規(guī)模生產(chǎn)可能會(huì)更早發(fā)生。根據(jù) Yole Développement 的數(shù)據(jù)，到 2027 年，大容量固態(tài)電池市場(chǎng)規(guī)模將約為 2.36 GWh，預(yù)計(jì)在此之后將加速增長(zhǎng)。由于與傳統(tǒng)鋰離子電池相比，至少最初的成本較高，固態(tài)電池可能會(huì)首先在較低系列的高端電動(dòng)乘用車(chē)中采用，或者作為“溢價(jià)”價(jià)格提供的電池選項(xiàng)。在乘用電動(dòng)汽車(chē)中成功采用固態(tài)電池將加速?gòu)幕旌蟿?dòng)力汽車(chē)向純電動(dòng)汽車(chē)的過(guò)渡。之后，固態(tài)電池將擴(kuò)展到其他應(yīng)用領(lǐng)域，例如航空航天。

將固態(tài)技術(shù)帶入大規(guī)模生產(chǎn)是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，合作伙伴關(guān)系比以往任何時(shí)候都更重要，以便將所有必要的固態(tài)電池專(zhuān)有技術(shù)整合在一起：技術(shù)、設(shè)備、大批量/高產(chǎn)量生產(chǎn)和終端-系統(tǒng)。

電動(dòng)汽車(chē)制造商將在這種合作伙伴關(guān)系中擁有獨(dú)特的地位，因?yàn)樗麄兛梢蕴峁┏^(guò) 1 億美元的資金，需要固態(tài)電池技術(shù)來(lái)與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手區(qū)分開(kāi)來(lái)，有大容量的電池需求(每輛車(chē)有很多電池，每年有很多車(chē)輛) )，并擁有成熟的銷(xiāo)售和分銷(xiāo)網(wǎng)絡(luò)。

結(jié)論

固態(tài)電池被認(rèn)為是下一代電池系統(tǒng)的終極電池技術(shù)。EV/HEV 制造商及其合作伙伴的密集開(kāi)發(fā)工作將導(dǎo)致固態(tài)電池在 2025 年至 2030 年期間逐漸成為“優(yōu)質(zhì)”電池。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化和規(guī)?；a(chǎn)，固態(tài)電池將向其他應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展，但其高附加值仍將主要集中在電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)用領(lǐng)域。