中国固态电池研发落后吗？

前段时间，国内网络上有多篇文章提及，中国固态电池技术落后国外，这个说法流传很广。固态电池分为多种技术路线，日本、韩国企业和研究机构主要走硫化物路线，欧洲偏重聚合物固态电池，中国主要聚焦氧化物路线，美国则以创业公司为主，同时推进多条路线。

固态电池的硫化物与氧化物路线是两个不同的发展方向，路线不同可比性不强。中国主要走氧化物路线，惟有美国的初创公司同时推进多条路线，对其也有所涉及。那么，中国的固态电池研发真的落后吗？《中国汽车报》记者通过采访了解到，近年来，中国在固态电池研发上进步显著，从一些指标来看已处于全球领先水平。

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行业摸索出多种技术路线

20年前，索尼量产第一款锂电池后，全球各大企业和机构掀起探索锂电池发展的浪潮，分别从不同的技术角度进行研发，磷酸铁锂、锰酸锂、钛酸锂、三元锂材料等多种技术路线先后问世。电芯的种类也不统一，方型、圆柱、软包等多种形式的动力电池纷纷配套装车。经过多年的实践，磷酸铁锂、三元锂材料电池成为市场上的主流产品，软包电池的市场份额有限，方型、圆柱电池被广泛接受。

“固态电池的发展现状与当年的锂电池有点相似，各种技术路线的固态电池均有企业和机构涉足，大家都在摸索着前进。”中科院青岛生物能源与过程研究所崔光磊研究员说。

据介绍，固态电池主要有三种，它们分别有不同的特点。聚合物固态电池出现的比较早，这与其容易加工有一定的关系。聚合物固态电池的工艺与现有的锂电池比较接近，各项性能指标也和目前锂电池使用的电解液有类似之处。不同的是，聚合物固态电池可以制备大容量电芯，机械特性较软。

聚合物固态电池的缺点也非常明显，离子电导率较低，必须加热才能上升，聚合物较柔软，锂枝晶容易穿透电解质，造成短路；聚合物是有机物，与磷酸铁锂兼容性好，跟三元锂材料兼容性不好，导致能量密度无法提升。

氧化物固态电池的导电率比聚合物高，但机械性能坚硬，如果用其制作电解质片，较易脆裂，与正极活性材料的固-固接触也不太好，导致从面接触变成点接触，界面损耗过大。

硫化物固态电池的接触性好，整体的离子电导率性能非常好，是现今人类所发明的所有固态电池材料中惟一能超过液态电解液离子电导率水平的材料。但硫化物固态电池在空气中稳定性较差，与空气、有机溶剂、正负极活性材料反应都很强，这导致其界面稳定性较差。

三种固态电池都有难以克服的缺点，在此背景下，有些企业从半固态电池出发，寻找商业化解决之路。最近，国轩高科推出了一款半固态电池引起广泛关注。据悉，其正极材料颗粒表面包覆固态电解质，负极采用硅材料，中间使用了新型高安全功能隔膜，以及高安全的液态电解液，能量密度达到360Wh/kg。

中南大学冶金学院教授张永柱说：“目前氧化物体系进展最快，硫化物体系紧随其后，高能聚合物体系仍处于实验室研究阶段，硫化物和聚合物体系都已取得长足进展。”

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全球竟备赛“战火”燃起

“集中力量办大事”是我国科研攻关的重要法宝之一。如今，日本也学习了中国的做法，在固态电池研发上以举国之力寻求突破，希望获取优势地位。据日本媒体报道，日本经济产业省和日本新能源产业技术开发机构，组织丰田、本田、日产、松下等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家学术机构共同参与相关技术的研发。

丰田公司于2010年率先推出硫化物固态电池。崔光磊曾去日本考察固态电池研发情况，他告诉记者：“丰田还没有实用性的固态电池面世或实现产业化。”

今年4月，日产在线上召开了全固态电池技术说明会，表示将于2024年在日本横滨建立首家全固态电池试点工厂，首款配装固态电池的量产车有望2028年正式推向市场。日产的固态电池采用什么体系，这次发布会上并没有公开说明。

韩国10大财团的生产总值占该国GDP的70％，LG新能源、三星SDI、SK创新和现代汽车致力于固态电池研发，自然也形成了以举国之力开展攻关局面。2018年11月，LG新能源、三星SDI和SK创新联手成立了专门的研发基金，聚焦无机固态电解质电池，打造下一代电池产业生态系统。现代集团还投资了材料技术公司Ionic Materials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。

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