下一代电池的理想载体——固态锂电池

单论更高能量密度/比能量的二次电池（排除燃料电池、核电池，因为它们是一次电池，比如氢燃料电池、金属/空气燃料电池，燃料电池应该去和石油、天然气、生物乙醇、内燃机、蒸汽机对比，比效率、比功率、比成本、比污染，无论如何也比不到锂离子电池头上，顶多能配锂离子电池弄个电电混动，但是内燃机也有配锂离子电池做油电混动啊，也是一样的），理论上的最高比能量体系是锂/硅体系或者锂/空气（真）体系，这两个体系都未必一定能实现。

金属锂负极已经研究了三十多年，现在热门的体系锂硫、锂空、全固态电池都是通过使用金属锂才能获得高比能量，但是金属锂负极的枝晶问题这三十多年是没有解决的，不知道有没有可能解决，在我看来是停滞三十年没什么实质进展的。

现在研究的锂氧气电池算上氧气罐重量的话能量密度应该是低于常规电池的，除非实现真正的空气作为电极反应物才是有意义的工作，也很难，因为氮气也和锂反应，空气中能和锂反应的东西太多了。

硅的问题现在在一步步的走，添加量在一点点增加，可能是最接近量产（低硅含量的体系已有量产）的一项吧。

其它的金属元素（Na电池、Mg电池、Zn电池、Al电池）比能量没有能够超过锂的，我想一定不会是下一代电池，为什么一定要研发一个理论上就比上一代产品性能要差的体系呢？

辅材上，石墨烯啊固态电解质啊什么的，影响不大，顶多就是锦上添花（如果不是添乱的话，现在看石墨烯起到的负面效果的可能性还要大一点），算不上新一代吧。

至于更高倍率的电池如超级电容、赝电容这些，我不认为能算下一代，因为只要肯降能量密度，总有办法做到更高倍率的，比能量是一个热力学的问题，比功率是个动力学的问题，热力学的问题无疑更基础一些，动力学的问题无论如何无法超出热力学划定的范围。

所以差不多就这样了，终点算成是金属锂配硅，大概比能量1000Wh/kg，现在是300Wh/kg，看中间怎么分、分几代。

很高兴和大家分享我们的电池技术路径。我是ENOVATE天际汽车。

先说一说锂电池的贡献与瓶颈

自2008年锂离子动力电池大规模应用于电动汽车已经10年，实际装车产品的能量密度提高了2.5倍。2017年动力电池系统能量密度已达到150瓦时/千克以上，实现了蓄电池领域百年来革命性的突破。相对于2020年电芯300瓦时/千克的目标，锂离子电池瓶颈主要是高比能量动力电池的安全性。未来 3-5 年, 三元液态锂电池就将达到技术瓶颈。

众所周知，电解液是锂离子电池不可或缺的重要组成部分，是锂离子电池获得高电压、高循环性能等优点的必备条件。锂离子电池通常采用有机溶剂作为电解液，而这类有机溶剂极易燃烧，电池一旦由于内短路产生高温或者火花，电解液将在瞬间被点燃并导致整个电池有发生热失控的风险。

当前技术路线下，要提高能量密度，只能提高镍元素含量或者添加NCA，但是随着而来的是热稳定性的降低，燃烧温度在300℃以下，而且因为会分解出氧分子，起火后很难控制，安全性很难保证。

将易燃的液态电解液变成固态电解质，降低因为电解液易燃而导致的安全风险，同时也能获得更好的性能，这就是固态锂电池的思路。

下一代电池的理想载体——固态锂电池

固态电池，顾名思义是一种使用固体电极和固体电解质的电池。由于固态电池电极和电解质都由固态物质制成，其固态电解质不可燃、无腐蚀、不挥发、不漏液，同时也克服了锂枝晶刺穿隔膜的风险，即使被加热到非常高的温度，也不会着火，因而安全性更高。

安全性：相比之下，固态电池由于中间的电解质是固态，局部发生短路的时候，只会发生聚合物熔化，而且熔化以后可成为绝缘体，所以不存在燃烧、泄露和爆炸等问题了。

轻量化：在轻量化上，固态电池也是一把好手。单就电池结构对比，三元锂电池的基本结构为正极、负极、电解液、隔膜与结构壳体等。而固态电池则省去了其中的隔膜和电解液等，会更小更轻。

续航里程：相比锂电池来说，在相同的体积前提下，固态电池续航里程至少是前者的两倍！在相同里程范围需求下，可以将电池尺寸减半，或者在不改变电池组大小的情况下让汽车续航里程加倍，大幅提升性能。

充电效率：随着技术进一步推进，用户只需要5-10分钟就能为电动车充满电，这样的成本也并不高，据说锂离子电池价格将在7年内降低到每千瓦时70美元，而固态电池则将比锂离子电池还便宜20%。

固态锂电池是下一代新能源汽车动力电池的理想对象，这是电池领域的一致观点。目前，全球范围内约有 20 多家制造企业、初创公司和高校科研院所致力于固态电池技术。文献方面，中国发表的数量占据第一位，国际发明专利方面则是日本占据一半以上。可以很骄傲地说，中国在动力电池技术及产业整体竞争力上已经位居全球第一梯队。

“充电1分钟，续航800公里”可能吗？

这是Fisker申请的固态电池专利，采用三维电极，表面积是普通固态电池薄膜电极的25倍，具有较高的电子和离子电导率，从而 “充电1分钟，续航800公里”的神操作。这数据曾经被拿来广泛宣传，也代表了用户对固态锂电池的期许。

实际上，在固态电池领域，续航800KM，并不是难以逾越的门槛。车企在固态电池方面的进度，比电池企业更加迅猛。

大众曾宣布计划研发续航1000km固态电池丰田汽车预计2022年完成固态电池的研发工作，并计划于2030年实现量产
宝马与美国固态电池商Solid Power达成战略合作，加快固态电池的研发
现代宣布投资位于马萨诸塞州的IonicMaterials公司，主要进行固态电池研发工作
……

动力电池作为新能源汽车的核心，对整车性能起着决定性的作用，不难看出，固态电池成为新能源汽车行业新的战场。2025-2030年，全固态电池大规模商业化或将到来，留给我们的时间已经不多了。

2021，天际 ME7 将小批量搭载固态电池上市

截止当前，ENOVATE天际汽车已经在高性能三元锂电池，固态电池及燃料电池三大技术路线已完成战略布局并将陆续应用推广。在日前召开的电动百人会上，天际汽车展示了国内首辆固态电池样车，搭载固态电池的天际 ME7将于2021年底小批量上市。

天际汽车董事兼CEO张海亮博士透露，2019 年将与拥有全球领先技术的合作伙伴推进战略合作,推出电芯能量密度大幅增加的全新产品。同时，还将对电芯材料、制造工艺等展开攻关，加大探索固态电池在车载应用，模组和 PACK 结构、热管理、电气集成等方面的技术迭代，并持续进行高效的实车测试。
预计到 2021 年，天际汽车的固态电池电芯能量密度可达300Wh/kg 以上，电池包能量密度达到 220 Wh/kg，可实现初步商业化，天际汽车将成为首家采用批量生产固态电池技术的主机厂。届时，天际 ME7 将小批量搭载固态电池上市。

燃料电池车，2019投产

除了固态电池外，本届论坛上天际汽车还带来了一款燃料电池移动充电车。与一般的氢燃料电池车有所区别，这款燃料电池车虽然也是氢燃料，但不需要去加氢站加注氢气，而是通过车载甲醇制氢。

张海亮表示，甲醇在中国非常容易获取。作为燃料，它易运输、易储存，并且能量比较高，具有很高经济性。目前氢燃料电池车受各种因素制约，推广速度较慢，使得整个供应链的成本降不下来，产业进入一个死循环。使用甲醇制氢的方式，降低生产和运营成本，使燃料电池车的规模迅速从千辆增加到万辆，甚至是十几万辆的规模，对燃料电池后续发展有很好的促进作用。

张海亮透露，天际汽车目前正在加紧完善燃料电池体系，推进燃料电池产业化。公司规划今年由位于慈溪的商用车工厂生产燃料电池充电车，在天际ME7量产上市同期启动配套的充电应急救援服务，并对所有上路的电动车提供服务。

最后，上我们的电池技术路径图压题。