1月21日，中國(guó)全固態(tài)電池產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái)在北京舉行揭牌儀式。中國(guó)科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽(yáng)明高分享了題為全固態(tài)電池的研發(fā)現(xiàn)狀與產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新的前景展望的報(bào)告，他提出，我國(guó)需要跨越創(chuàng)新周期，迎接國(guó)際新一輪電池技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)。

歐陽(yáng)明高首先講述了全球全固態(tài)電池的研發(fā)背景，1992年液態(tài)鋰離子電池發(fā)明后迅速產(chǎn)業(yè)化，并在2000年后逐步應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)，引發(fā)了新能源汽車(chē)革命。近十年來(lái)，以硫化物固態(tài)電解質(zhì)為代表的新型固態(tài)電解質(zhì)發(fā)展迅猛，離子電導(dǎo)率趕上甚至超過(guò)液態(tài)電解質(zhì)。行業(yè)共識(shí)普遍認(rèn)為，全固態(tài)電池是公認(rèn)的下一代電池首選方案之一，被列入中國(guó)、美國(guó)、歐盟、日韓等主要國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略，也成為下一代電池技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵制高點(diǎn)。

從全球固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)布局來(lái)看，中國(guó)企業(yè)最多，日本和韓國(guó)企業(yè)雖然不多，但實(shí)力很強(qiáng)。美國(guó)主要是一些創(chuàng)業(yè)企業(yè)。歐洲主要是和美國(guó)的創(chuàng)業(yè)企業(yè)合作。

歐陽(yáng)明高介紹，日本正舉國(guó)家之力推動(dòng)全固態(tài)電池商業(yè)化，形成官-產(chǎn)-學(xué)聯(lián)盟，豐田、本田、日產(chǎn)目前在全球既做全固態(tài)電池研發(fā)，又搞整車(chē)生產(chǎn)，在電池與整車(chē)性能匹配結(jié)合方面比較有優(yōu)勢(shì)，基本可以看作是整體行動(dòng)。韓國(guó)三大電池廠在全固態(tài)電池方面也取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。尤其是三星，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)還有很多單位在復(fù)現(xiàn)其做出的全固態(tài)電池。

總體上，目前全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)路線圖不是一家公司布局，是很多公司，且是具有實(shí)力的公司，產(chǎn)業(yè)化時(shí)間都是在2027-2030年。

那么，中國(guó)要不要發(fā)展全固態(tài)電池？這是歐陽(yáng)明高闡釋的關(guān)鍵問(wèn)題。

中國(guó)目前是電池發(fā)展的領(lǐng)先國(guó)家，就算全固態(tài)電池2030年能產(chǎn)業(yè)化，要想替代液態(tài)鋰離子電池50%市場(chǎng)份額也至少需要二十到三十年。但是電動(dòng)車(chē)現(xiàn)在也就只替代了30%，全球就驚呼中國(guó)車(chē)要領(lǐng)先了，不需要到50%，到1%就已經(jīng)預(yù)警了。2016年，新能源汽車(chē)市場(chǎng)占有率達(dá)到1%的時(shí)候，全球開(kāi)始向電動(dòng)汽車(chē)轉(zhuǎn)向，對(duì)于汽車(chē)技術(shù)而言，1%是很重要的市場(chǎng)份額，不需要替代到50%，替代1%就已具有突破性意義。歐陽(yáng)明高表示，現(xiàn)在，中國(guó)液態(tài)鋰離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展成就輝煌，十年來(lái)能量密度提升3倍，成本下降80%以上，電池產(chǎn)量接近全球70%，可是如今電池行業(yè)也面臨產(chǎn)能過(guò)剩、行業(yè)內(nèi)卷。

一方面是低成本電池的成本不斷下降，技術(shù)門(mén)檻比較低，涌進(jìn)來(lái)的人就多，但并沒(méi)有完全滿足電動(dòng)車(chē)客戶的需求，比如超級(jí)快充350千瓦以上，怎么在全壽命周期內(nèi)不析鋰、不影響壽命、不發(fā)生安全事故，這是很大的挑戰(zhàn)。低溫續(xù)航則是另一個(gè)挑戰(zhàn)。還有體積能量密度要進(jìn)一步提升。當(dāng)然，不是沒(méi)有技術(shù)方案，而是面臨技術(shù)門(mén)檻不斷提高的挑戰(zhàn)。

另外，鋰離子電池技術(shù)創(chuàng)新周期大概是30年。第一個(gè)十年，從手機(jī)電池到動(dòng)力電池，安全問(wèn)題現(xiàn)在還在繼續(xù)解決。近十年來(lái)，智能化技術(shù)逐步在電池行業(yè)應(yīng)用，行業(yè)內(nèi)卷急需提質(zhì)降本增效，辦法是數(shù)字化轉(zhuǎn)型，就是電池全生命周期全鏈條智能化。

下一個(gè)十年，或者現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)始的十年，歐陽(yáng)明高認(rèn)為是材料換代，由于磷酸鐵鋰和三元電池材料創(chuàng)新，鋰離子電池成為動(dòng)力電池的主流，現(xiàn)在又到了新一輪材料創(chuàng)新周期，這個(gè)周期要到2030年左右，也就是說(shuō)，全固態(tài)電池有可能2030年左右實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

面臨國(guó)內(nèi)外競(jìng)爭(zhēng)加劇，更要居安思危。歐陽(yáng)明高認(rèn)為，電池行業(yè)發(fā)展方向是低碳化、智能化、固態(tài)化。

為什么要搞全固態(tài)電池？因?yàn)槿虘B(tài)電池具有技術(shù)顛覆的性能潛力，不是說(shuō)它有這個(gè)能力，是有這個(gè)潛力。首先是高安全性。從液態(tài)到固態(tài)，硫化物固態(tài)電解質(zhì)的熱穩(wěn)定性可以保持到300deg;C，液態(tài)電解質(zhì)100deg;C就要蒸發(fā)，所以它增加了200deg;C的安全空間，對(duì)正常工作范圍有安全保障。

第二是高能量密度，現(xiàn)在雖然并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)高能量密度，但是全固態(tài)電池有這個(gè)潛力。不僅從單體電池，而且從電池模組的角度也有這個(gè)潛力，因?yàn)榭梢宰龀呻p極板，從單體和模組兩方面都可以提升能量密度。

第三是高功率特性?，F(xiàn)在液態(tài)鋰離子電池的離子傳導(dǎo)是叫運(yùn)載模式，要溶劑化，再要脫溶劑化，通俗講就是離子在液態(tài)電解質(zhì)中移動(dòng)需要坐船，但是鋰離子在固態(tài)電解液中間是跳躍模式，傳遞速率更高，導(dǎo)致充電速度大幅度提高，這就是高功率特性，這種快充和現(xiàn)在的快充大不一樣。

第四是溫度適應(yīng)性?，F(xiàn)在液態(tài)電池在低溫環(huán)境下續(xù)航里程不理想。液態(tài)電解質(zhì)，鋰離子導(dǎo)率和溫度直接相關(guān)，全固態(tài)電池的電解質(zhì)在-30deg;C和100deg;C范圍內(nèi)都不會(huì)凝固，不會(huì)氣化，所以溫度適應(yīng)性很好，不需要搞很復(fù)雜的熱管理，也不會(huì)因?yàn)槎烊萘看蠓陆怠?/p>

最后是材料選擇范圍更廣，因?yàn)楣虘B(tài)電池的電化學(xué)窗口寬。以上這樣一些特性可以同時(shí)滿足，所以全固態(tài)電池是動(dòng)力電池重要的發(fā)展方向之一。

歐陽(yáng)明高指出，當(dāng)前中國(guó)固態(tài)電池技術(shù)路線多元化，以固液混合為主，國(guó)際上是以全固態(tài)為主。固液混合是氧化物和聚合物電解質(zhì)等結(jié)合為主，硫化物在國(guó)內(nèi)并不是主導(dǎo)技術(shù)路線?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈比較完整，好多主流電池廠都在做固液混合、半固態(tài)，有些企業(yè)也在嘗試裝車(chē)。半固態(tài)電池的特點(diǎn)是固液混合電化學(xué)原理與液態(tài)鋰離子電池相同，不屬于顛覆性技術(shù)，是提升安全性的技術(shù)之一。半固態(tài)電池正在試裝車(chē)，但是良品率、電池成本、充電倍率、循環(huán)壽命這些問(wèn)題還需要解決。

從全行業(yè)看，既要發(fā)展?jié)u近性半固態(tài)技術(shù)路線，又要防范激進(jìn)型全固態(tài)技術(shù)路線帶來(lái)的顛覆性風(fēng)險(xiǎn)。

全固態(tài)電池目前面臨的挑戰(zhàn)是巨大的，具有跨學(xué)科特性，技術(shù)門(mén)檻極高。首先是全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化仍然面臨一系列的科學(xué)難題，需要從關(guān)鍵材料、界面、復(fù)合電極、單體電池不同層面進(jìn)行解決。其次是全固態(tài)電池的工藝設(shè)備挑戰(zhàn)，必須與設(shè)備廠商同步。第三個(gè)問(wèn)題是產(chǎn)業(yè)鏈挑戰(zhàn)，中國(guó)電池產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)侨蜃顝?qiáng)大的，現(xiàn)在如果做全固態(tài)電池，從原料到基材生產(chǎn)、電芯/電池包裝配、電池生產(chǎn)應(yīng)用到電池回收，全生命周期的產(chǎn)業(yè)鏈都會(huì)造成巨大沖擊。中國(guó)全固態(tài)電池的研發(fā)目前來(lái)看認(rèn)識(shí)還不統(tǒng)一、力量比較分散、產(chǎn)學(xué)研不協(xié)調(diào)，需要聯(lián)合起來(lái)建立協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái)，共同突破全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵技術(shù)。

展望未來(lái)，歐陽(yáng)明高表示，人工智能正在改變材料的研發(fā)范式，將大幅度加速全固態(tài)電池的研發(fā)速度，這為2030左右實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化突破增加了確定性。

中國(guó)動(dòng)力電池材料體系的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展趨勢(shì)，低成本電池很重要，這是現(xiàn)在的產(chǎn)業(yè)主體，但是同時(shí)也要高比能電池，我們要兩頭發(fā)力。高比能電池在2030年左右全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化突破的可能性極大，我們要全力以赴，只爭(zhēng)朝夕，要有緊迫感，共同努力實(shí)現(xiàn)中國(guó)電池產(chǎn)業(yè)持續(xù)引領(lǐng)全球。