什么是固态电池？固态电池真的安全吗？

对现有的动力电池来说，问题还是比较多，尤其是能量密度提高的问题，主要的问题我们认为是两点，一个是随着能量密度的提高，尤其到三百瓦时每公斤、四百瓦时每公斤、五百瓦时每公斤，这些都是为解决续驶里程提供了一个思路。这也就是这样一个对应关系，历程程的焦虑，通过能量密度的提升能够解决。但是另外又产生一个问题，随着能量密度的提高，安全问题凸显，安全的焦虑，这是第二个大的问题。17年、18年，我们认为纯电动汽车推进比较成功的特斯拉是陆续发生了多起的比较严重的安全事故。这是安全的一个焦虑。

 

在解决能量密度问题上，现在传统的锂离子电池主要是通过材料的优化，包括正极的高镍，乃至刚才一些老师介绍的富锂，硅碳的复合材料体系，通过隔膜上一些思路，包括材料的搀杂、电解液的改性，以及自身工艺的优化，还有等等其他一些方面。通过这样一些思路，现在能够实现电芯单体三百瓦时每公斤的现状，软包电池，但是整个电池大家公开的数据来讲，三百瓦时每公斤的电池安全性应该是没有得到完全解决。虽然能量密度解决了，安全问题又凸显了。

 

怎么解决安全的问题？现在一些思路对传统的锂电池，主要通过电解液的添加，隔膜涂附的优化、正极材料的一些思路。我们认为要真正解决安全问题的话，可能本身的思路还是通过实现全固态电化学储能器件这样一个思路。这是我们为什么要做固态电池这么一个动力，通过电池构件的优化，我们发现高安全、高能量密度的固态电池技术有可能形成未来电池以及储能电池一个重要的发展趋势。但是我发现这两年好像对固态电池又有点妖魔化，我们认为固态电池它其实不是一个技术上完全的革新，它也就是现有锂离子传统电池一个技术路径的延伸。通过对现有的隔膜或者电解液，通过一个能够传导锂离子固态电解质材料的取代，以实现电池结构的变化。在正极或者负极材料上，跟现有的锂离子电池还是有比较多的兼容性。同时他们工作原理几乎是完全一致的，所以我们认为它只是在技术路线上说，为了解决现有高比能电池的一些问题，而延伸出来的一个路线。

 

现在我们梳理下来，在全世界范围内，我们认为尤其像美国一些初创公司，但是作为引领，像日本的丰田公司以及现有的韩国三星，他们已经起到了一个引领的作用。前两年大家比较火的像美国的企业，前些年做的还是不错的。但是现在很可惜的，像博世收购了Sell（音）之后，现在要出售这样一个企业，而且收购了S-akit3之后，也放弃了这样一个路线。我们中国前期主要以科研院所，包括一些大学在推进这个技术的研发。在企业方面，现在主要包括像北京蔚来是跟物理所合作，赣锋锂业主要跟宁波材料所合作，像一些企业，台湾（硅能、氢淘音）进行一些投入，引起广泛的关注，这是我们了解到的一些信息，公开的一些信息。

 

大家都在讲固态电池这么一个思路，说固态电池是安全的，实际上固态电池到底有多安全或者怎么一个安全法？现在没有一个系统的报道。，我们收集了一些情况，做了一些工作。首先在日本他们做了固态电池的测试，通过一些极限的测试，比如在火上进行烧或者进行加热的话，发现它相对是要比传统的锂离子电池安全一些。同时，我们原来在宁波材料所做了一些全固态电池的器件，对它进行一系列的测试，在早期，包括它的弯折，火上能够加热，都能体现出一定的安全特性。但是也不是所有的安全，我们也做过一些全固态电池，比如硫化物，它在某些工况条件下也是不安全的，烧起来也是比较厉害。

 

我们通过和赣锋锂业的合作，固态电池产业化之后，我们做出半固态电池或者叫固液混合的电池，通过现有的锂离子电池系统的测试，包括各种像针刺、挤压、过充、过放、加热、存储等等，通过与天津的汽车技术研究中心的合作，一起做了一些测试。发现它的安全性相对现有的相同体系的传统锂离子电池，它的安全特性有一定的提升。但是也在一些极限条件下，也会发生一些失控状态的。通过这些数据，我们能够得到一个初步的结论，通过固态化这么一个技术路线，是能够解决或者部分解决现有的高比能动力电池安全问题。这是我个人的看法，供大家参考。

 

接下来，我讲一下整个全固态电池或者固液混合的路线，发展的历程。全固态电池很早就出现了，上世纪70年代，它是作为一个薄膜电池，应用于特殊领域，包括微电子器械或者航空航天这些小型器件。作为薄膜器件，已经实现商品化了，尤其一个成功的应用案例在心脏起搏器上的应用，而且美国、日本现在都在投入比较大的精力在进行发展。再一个就是我刚才讲的S-akit3这么一个企业，是把面积扩大这样一个思路，而且也实现了某些特性，尤其像体积能量密度的提升。但是后面要做到一个很大的单体容量，还是有些难度，所以用在电力上可能是有一些限制。

 

第二个，就是在丰田这一块，我们现在了解下来，确实它确确实实投入了近20多年的研发，集聚了整个日本国内的支持，在这块确实在做。但是他们反映下来，尤其在规模的量化制备上还是遇到比较多的瓶颈，近两年的进展稍微少一些。

 

我们国内科技部老早就已经有这样的布局，其实在国家战略设计上，我们和国外相比是不落后的。只是我们有些方面前期可能有些锂离子电池的技术进展比较大，大家的投入比较多，不同阶段，大家关注点不一样。

 

近两年，我们认为可能在基于硫化物或者刚才跟丰田的技术路线比较接近的路线上，三星是投入比较大的，而且这两年进展是比较突出的。今年三星所公布的最新数据反映，基于硫化物固体电池的全固态锂电池，它们的体积能量密度能做到921瓦时每升，重量能量密度能够做到427瓦时每公斤，这个在技术指标上还是体现出了基于金属锂为负极，硫化物为固体电解质这么一个技术路线技术指标上的优势。而且三星是集聚整个公司比较大的财力，现在对世界范围内相关的全固态电池的标的都进行了投资、入股、技术跟踪，这一块我们相信他们的定位还是比较明确的，对这块技术他是比较认可，而且进展确实比较快。