全球先進(jìn)國(guó)家對(duì)零炭排車的追逐日趨火熱，新能源車規(guī)格的需求已日漸明朗，但現(xiàn)今鋰電池技術(shù)發(fā)展遲滯對(duì)續(xù)航里程及安全性的鉗制使得新能源車的升級(jí)緩步不前，眼見(jiàn)國(guó)標(biāo)(比能量300Wh/kg@2020)大限將至，液態(tài)鋰電比能量受限于先天安全性問(wèn)題(260Wh/kg已證實(shí)無(wú)法控制安全性)而無(wú)力再攀升，更別提2025年的350Wh/kg。長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)眼見(jiàn)難成，近期又一次次發(fā)生新能源車觸目驚心的電池起火意外，逼得寶馬、豐田等國(guó)際車廠各個(gè)猛虎出閘，不論投資、合資或共同開(kāi)發(fā)，只為搶先一步與電池技術(shù)的下一塊樂(lè)土“固態(tài)電池”進(jìn)行戰(zhàn)略上的捆綁 。

然而，各業(yè)界翹楚在固態(tài)電池的投入已有約20年歷史，卻依舊處于混沌未明的狀態(tài)，電池廠各踞山頭信仰不同的電解質(zhì)體系，未出現(xiàn)技術(shù)流動(dòng)或融合的態(tài)勢(shì)，其中有的成功量產(chǎn)，有的不斷推遲研發(fā)路譜，豪擲了億萬(wàn)美元后黯然離場(chǎng)的更是時(shí)有所聞，天堂地獄般的落差導(dǎo)因于各電解質(zhì)體系間本質(zhì)路線的差異，在穩(wěn)定性、電性表現(xiàn)與量產(chǎn)上有著以現(xiàn)代科技水平不可逆的先天性優(yōu)缺點(diǎn)，我們依制程及化學(xué)系統(tǒng)將電解質(zhì)分為六大類：氧化物、硫化物、氰化物、鹵化物、薄膜、聚合物，列舉四大技術(shù)路線說(shuō)明其發(fā)展現(xiàn)況：

固態(tài)聚合物

拜液態(tài)聚合物發(fā)展已成熟之賜，固態(tài)聚合物電池的量產(chǎn)能力已與液態(tài)聚合物相去不遠(yuǎn)，但存在著穩(wěn)定性不佳導(dǎo)致電性可靠度差，再加上常溫狀態(tài)下離子導(dǎo)電性不佳，電池性能因此大打折扣，甚至產(chǎn)生低于10-4 S/cm難以運(yùn)作的狀況。

早先法國(guó)Bolloré集團(tuán)采用BatScap電池投放于城市網(wǎng)約車,卻必須持續(xù)性將電動(dòng)車電池加熱至60°C以上來(lái)維持電池內(nèi)部的導(dǎo)電能力。德國(guó)零組件巨頭Bosch博世集團(tuán)于2018年初也不得不宣告放棄對(duì)Seeo的投入;近期最受矚目的便屬固態(tài)聚合物電解質(zhì)制造商Ionic Materials，已獲得三星SDI、Dyson、萬(wàn)向等集團(tuán)的投資，或許近年能有樣品問(wèn)世。

氧化物薄膜

薄膜電池厚度可達(dá)微米等級(jí)，曾被視為醫(yī)療及穿戴市場(chǎng)的最佳解決方案，但其類似半導(dǎo)體濺鍍式生產(chǎn)工藝，設(shè)備費(fèi)用不貲，對(duì)環(huán)境要求極高、良率低，因此量產(chǎn)不易且成本十分高昂。

美國(guó)IPS于2008年即做出全固態(tài)薄膜電池，2014年被Apple收購(gòu)，至今卻未有任何產(chǎn)品發(fā)表;另外Dyson戴森集團(tuán) 投入Sakti3則是2015年固態(tài)電池市場(chǎng)最紅火的消息，卻于2017年宣告放棄Sakti3的所有專利，轉(zhuǎn)向投資固態(tài)聚合物廠尋求快速切入市場(chǎng)。以此看來(lái)，薄膜電池的量產(chǎn)商用化路程尚待觀察。

硫化物

導(dǎo)電能力雖佳，穩(wěn)定性不佳卻是最大的短板，連帶影響氧化及還原之穩(wěn)定性也偏低，制程工藝復(fù)雜，更與鋰電池制程相去甚遠(yuǎn)，故硫化物體系投放資源極高。

Toyota、Samsung SDI及CATL紛紛投入此體系之開(kāi)發(fā)，Toyota預(yù)計(jì)其研發(fā)的硫化物固態(tài)電池2022年可投入商用;韓國(guó)電池大廠SDI在硫化物技術(shù)路線上虛耗十幾年研究后，于今年初轉(zhuǎn)向固態(tài)聚合物路線，硫化物之路究竟通不通，只能以時(shí)間來(lái)證明。

氧化物

氧化物的穩(wěn)定性最高，可在一般大氣環(huán)境下以相對(duì)低廉的工藝設(shè)備及廠務(wù)設(shè)施生產(chǎn)。

Sony, Ohara與輝能科技作為此技術(shù)路線之代表，其中又以輝能科技十年磨一劍的功力,率先克服氧化物其導(dǎo)電性較差，生產(chǎn)時(shí)氧化金屬堆棧后易脆，彎曲會(huì)破裂 等問(wèn)題，成功達(dá)到『12分鐘快充』與『可動(dòng)態(tài)彎曲』的固態(tài)電池商業(yè)化，并應(yīng)用于HTC、SoftBank等品牌產(chǎn)品中，目前已與中國(guó)、歐洲、日本之?dāng)?shù)家車廠共同布局固態(tài)動(dòng)力電池市場(chǎng)。

結(jié)論

目前各單位對(duì)固態(tài)電池的掌握度還不高，愿意分享的更少，因此電池廠對(duì)技術(shù)路線的選擇就像是一場(chǎng)無(wú)法回頭的探險(xiǎn)，每條路上各有不同的障礙待克服，出發(fā)前只知道理論上的優(yōu)缺點(diǎn)，但一路披荊斬棘后見(jiàn)到的會(huì)是死路、活路還是更顛簸的漫漫長(zhǎng)路卻無(wú)人能知。我們只能從業(yè)界動(dòng)向來(lái)推測(cè)，目前步調(diào)最快的屬氧化物體系，其次為固態(tài)聚合物，近年內(nèi)應(yīng)能有成果問(wèn)世;硫化物與薄膜電池在商用化之路是否可行，至少還需觀察5年，而氧化物體系現(xiàn)已有輝能正式進(jìn)入商業(yè)化量產(chǎn)。

(圖片摘錄自 2018 年1月24 日中國(guó)科學(xué)院物理 研究所 李泓博士于天津“動(dòng)力電池測(cè)評(píng)聯(lián)盟” 及”電動(dòng)汽車測(cè)評(píng)工作組2017 年第四季度技術(shù)研討暨年終總結(jié)會(huì)發(fā)表內(nèi)容)