日本举全国之力推进硫化物固态电池产业化，国内还需多久？—访中科院物理所吴凡教授

作为下一代电池最有希望的候选者，全固态电池的开发竞争正在逐步升温。据日本产业媒体预测，未来以电动汽车需求为主的硫化物类全固态电池产品有望增长。电池制造商在2020年代前半期开始向实用化方向进行研发，目前已经开始有样品出货。2020年代前半期，大型汽车制造商推出了配备硫化物系列的电动汽车（EV），预计从2025 年左右开始采用的车辆数量将陆续增加，市场将变得较为活跃。

为深入了解硫化物固态电解质，中国粉体网邀请到了中科院物理所的吴凡教授做客“对话”栏目，聊聊关于硫化物固态电解质的那些事儿。

中国科学院物理研究所吴凡研究员

中国粉体网：请问吴教授，硫化物固态电解质目前有哪些最为关键的问题需要解决？

吴凡教授：硫化物全固态电池的关键问题，可以从材料、界面、电芯三个方面总结，比如材料方面，关键点主要是SSE空气稳定性、SSE本身电化学稳定性、成本等这几个问题。另外，在硫化物全固态电池制备过程中，由于需要克服大容量、高能量密度、批量化制备的问题，所以工程化应用也是比较大的问题。

（图片来源：硫化物全固态电池技术研究进展ppt）

中国粉体网：您研究了一种硫化物全固态电池软包电芯，请问，这种软包电芯的产业化推进到什么阶段了？预计可以应用在哪些方面？

吴凡教授：对于硫化物全固态电池软包电芯，现在做了原型样本电芯，包括单层硫化物全固态软包电芯和多层叠片硫化物全固态软包电芯。我们也联合了宁德时代、宝能、天目先导、北京卫蓝、天目湖先进储能技术研究院以及南京大学、苏州大学共同承担了江苏省重点研发项目，推进全固态电芯的研发攻关和小批量试制。预计硫化物全固态电芯更好的应用场景将会是在军工、航空航天、特种装备、专用电动工具等这些领域。随着全固态电池的产业链发展更加完备，从业人数增加，成本降低，以后也会逐渐向动力电池市场渗透。

（图片来源：硫化物全固态电池技术研究进展ppt）

中国粉体网：请问，对固态电池的产业化，您预计会在未来什么时间？就目前，国内实现固态电池产业化，还亟缺的助力是什么？

吴凡教授：现在国内的四大固态电池企业，包括卫蓝、清陶、锋锂、辉能等，是基于氧化物固态电解质材料的固液混合体系，它的产业化已经开始。比如，卫蓝2022年2月在淄博高新区齐鲁储能谷投资100GWH固态锂电池项目，总投资400亿元。其中，一期投资102亿元，占地550亩，年产混合固液电解质电池和全固态电池20GWH，项目当年签约、当年建设、当年投产。并且卫蓝已在北京房山、江苏溧阳和浙江湖州拥有3大生产基地。

就目前，国内实现固态电池产业化，亟缺的助力是原始材料的专利布局、全固态电池的制备工艺与装备，尤其是制备工艺，相比固液混合电池，全固态电池的界面是固固接触，可能会有革命性的突破，从技术的原创性上会是一个大的挑战。

中国粉体网：请问，国内与国外的硫化物固态电解质的研究侧重点有什么不同？

吴凡教授：就国外而言，推进硫化物全固态电池的研发的代表是日本、韩国。在日本，三井金属在2021年建成了年产10吨的硫化物固态电解质材料生产线。国内研究起步晚，相对来说落后于国外。针对国外硫化物固态电解质的专利壁垒，国内主要是通过原创性的技术，例如新型的制备工艺、新型的材料晶体结构来完成专利布局，另外，对于必需要用到的硫化物材料，在日韩已有专利的情况下，通过其它的表征工艺以及其它的性能来实现相同或相似材料的专利申请和授权。虽然起步晚，但是获得原创性的专利授权，对于后期材料批量制备以及全固态电芯的推进有一个比较好的保护。

中国粉体网：请问，对美日韩三国的硫化物固态电池研究，您能重点谈谈日本在硫化物固态电池方面的研究进展？

吴凡教授：日本方面，2020年，日本LIBTEC项目，预计到2023年完成面向电动汽车的全固态电池试制品，项目的共同参与者有丰田汽车、松下和旭化成等汽车、电池和材料领域具代表性24家日本企业和机构。2018年，日本经济产业省与日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）宣布启动全固态电池的合作开发项目（SOLID-EV），这是NEDO关于全固态锂电池研究的第二期合作项目，囊括了包括丰田、本田、日产和松下等在内的23家汽车、电池和材料企业，以及京都大学、日本理化学研究所等15家学术机构，计划到2022年全面掌握全固态电池相关技术。

从20年前，日本的丰田公司就已经开始专注于硫化物全固态电池的研究，在2008年，开始有第一项专利，到2013年，这5年全部围绕硫化物固态电解质以及安全性问题来布局专利。2013年到目前，丰田一直积极推进硫化物全固态电池，包括正极、负极、固态电解质、固态电池构造、回收等等全产业链的专利布局，到现在已经有400余项同族专利。

另外，丰田公司目前为止还是全世界范围内在硫化物固态电池领域申请专利最多的公司。出光兴产、日立造船、松下也都专注于硫化物全固态电池研发。日立造船的硫化物全固态电池“AS-LiB”已经应用到航空航天领域。三井金属对其硫化物材料进行供应，去年10月份报道建成了年产10吨的硫化物固态电解质材料生产线。丰田预计在2025年，会有批量化硫化物全固态电池的制备能力。整体来说，日本是举全国之力在投入硫化物全固态电池的研发，而且产业化脚步推进也比较快。

中国粉体网：非常感谢吴凡教授百忙之中做客“对话”栏目！

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