特斯拉之所以能夠在高性能汽車領域獨當一面,，是因為它利用電池管理技術(shù)將鈷酸鋰小電池馴化得“狼性”十足，耐力有余,。但顯然，不是所有企業(yè)都是特斯拉,。

　　中國的電動汽車行業(yè)依然很難脫離政策扶持,、去獨立應對市場考驗，最大的原因就是電池動力和續(xù)航綿軟如羊,，而這中間有一座液態(tài)鋰電池和全固態(tài)電池之間的技術(shù)高墻,。

　　不過從2016下半年以來能源行業(yè)的發(fā)展來看，這堵墻正在逐漸被拆解,。

　　全固態(tài)電池或助國產(chǎn)電動車“彎道超車”

　　清華大學材料研究院院長南策文

　　11月28日,，清陶能源科技有限公司推出了通過陶瓷復合固態(tài)電解質(zhì)打造全固態(tài)鋰電池的技術(shù)，利用該項技術(shù)生產(chǎn)的全固態(tài)電池在實驗室階段能夠達到400 MJ/kg的能量密度,。

　　這比當前主流應用的鋰電池（能量密度100~220Wh/kg）高出了一倍,，這意味著同質(zhì)量下的電池續(xù)航能力也有了相應量級的提升。清陶能源將在2017年9月份推出量產(chǎn)方案,，量產(chǎn)階段的能量密度可以達到300 MJ/kg,，提前實現(xiàn)國家提出對2020年提出的標準。

　　清陶能源發(fā)展有限公司的前身是清陶能源科技有限公司,，由中科院院士,、清華大學材料研究院院長南策文領銜的高層次人才團隊投資5000萬元興建，主要生產(chǎn)鋰電池所需的隔膜材料和電池自動化裝備,。

　　本次清陶能源推出的全固態(tài)鋰電池技術(shù)也同樣脫胎于清華大學的研究成果,，而其成立清陶新能源材料研究院，也是希望從材料,、器件,、裝備多個維度開展全固態(tài)鋰電池產(chǎn)業(yè)化開發(fā)的工作。

　　清陶能源向記者表示,，真正意義上的全固態(tài)電池,，有別于聚合物電池、薄膜電池,、凝膠電池等概念,，是目前學術(shù)和產(chǎn)業(yè)界公認的未來發(fā)展方向,，國外包括博世、豐田,、東芝,、蘋果等知名企業(yè)都在這個領域有所布局。

　　顧名思義,，全固態(tài)鋰電池是結(jié)構(gòu)中不含液體,，所有材料都以固態(tài)形式存在的儲能器件。全固態(tài)鋰電池對應的是液態(tài)鋰電池,，后者就是目前在新能源汽車,、手機、筆記本,、無人機等設備當中廣泛采用的技術(shù),，電解質(zhì)都是有機液體。也因其電解質(zhì)的液態(tài)屬性,，需要非常嚴格的封裝技術(shù),，造成這類電池在能量密度、柔韌性,、安全性等方面都受到很大的限制,。

　　據(jù)公開數(shù)據(jù)顯示，液態(tài)鋰電池的能量密度每年的平均改善率僅為3%-5%,，這也是造成國產(chǎn)新能源汽車產(chǎn)業(yè)止步不前的重要原因,；而同樣受限于電池的能量密度，搭載空間有限的無人機產(chǎn)品,，也被限制在40分鐘左右的續(xù)航范圍內(nèi),。

　　既然限制電池技術(shù)發(fā)展的是電解質(zhì),，那么全固態(tài)電池作為解決之道自然而然成為能源行業(yè)的研究方向,。

　　據(jù)記者了解，全固態(tài)鋰電池的優(yōu)勢主要有以下方面：

　　高能量密度

　　目前全固態(tài)電池的能量密度可達400Wh/kg以上,，相較于傳統(tǒng)鋰電池（能量密度100~220Wh/kg）,，有了一倍左右的提升。這意味著質(zhì)量體積不變的前提下,，該產(chǎn)品可將手機待機時間,、無人機飛行時間和電動汽車續(xù)駛里程延長一倍；

　　可實現(xiàn)柔性/微型化

　　由于沒有電解液,，全固態(tài)電池的封裝工藝大幅優(yōu)化,，電池脫離了剛性外殼和尺寸的束縛。這一技術(shù)將為柔性電子技術(shù)的發(fā)展插上騰飛的翅膀,。全固態(tài)電池,、柔性顯示技術(shù),、柔性電路板技術(shù)的協(xié)同，將實現(xiàn)電子產(chǎn)品的可任意彎曲,、折疊,。同時，電池的微型化將給半導體工業(yè)等領域帶來一場新的變革,；

　　安全可靠

　　三星Note7手機爆炸事件的主要原因是電池熱失控造成的電解液劇烈反應,，而全固態(tài)鋰電池則完全摒棄了易燃易爆電解液，安全性得到不少提升,。

　　據(jù)北汽新技術(shù)研究院副院長榮輝介紹,，傳統(tǒng)燃油動力車一旦發(fā)生撞擊事故，造成汽車起火燃燒,，會有5-6秒左右的逃生時間,，而電動汽車由于電池的瞬間釋能特性，給乘客留下的逃生時間只有1秒左右,，所以這就要求電池的安全性極為可靠,。而全固態(tài)電池用固態(tài)電解質(zhì)材料替代了電解液，可以承受切割,、撞擊,、釘刺、擠壓等比較嚴苛的考驗,，很大程度地避免安全隱患,。

　　新能源汽車率先被全固態(tài)電池寵幸的行業(yè)

　　雖然在清陶能源的規(guī)劃當中，全固態(tài)鋰電池將在明年9月份投入量產(chǎn),，但首先應用的領域并非當年炙手可熱的新能源汽車,，而是無人機、智能手環(huán)等對續(xù)航要求提升最為迫切的產(chǎn)品,，對于在新能源汽車上的投放預計在2020年,。

　　清陶能源董事長馮玉川介紹，這個考慮不是技術(shù)問題,，而是價格和成本問題,。在手機、無人機產(chǎn)品當中,，電池成本占到的比例非常低,，從傳統(tǒng)鋰電池升級為全固態(tài)電池，成本上漲30-50元,，廠商和市場并不會敏感,。

　　而據(jù)記者了解，對于新能源汽車來說,，僅電池成本就能達到十幾萬,，全固態(tài)電池的投放必然造成成本進一步增加,，這對于市場的接受程度是個很大的考驗。

　　“我們并不想太強調(diào)情懷,，我們本身就是一家比較注重合理發(fā)展的公司,，包括我們最先做陶瓷隔膜，做電池的生產(chǎn)裝備,，都是讓汽車能夠先實現(xiàn)正常的營收,。”馮玉川說,。

　　當然,，除了價格，應用問題也占據(jù)到了很大一部分原因,。全固態(tài)電池在整車的應用上并非像手機和無人機那樣,，以單組或多組的形式出現(xiàn)，其關系到復雜的電池管理系統(tǒng),，以及更為嚴格的技術(shù)考驗,。

　　甚至如北汽新技術(shù)研究院副院長榮輝所說，或許在整體的應用形式上,，還要根據(jù)車企的需求做出設計,。

　　“現(xiàn)在大部分新能源車，是把發(fā)動機變速箱摘下去,，加很多電池在里面,，這不是一個好方式，因為汽車速度非?？?，一旦被石頭打破，就是個大問題,，如果想不被打破那就必須用很厚的鋼板,，這對車身重量又是個壓力?！睒s輝說,，“有沒有可能在電解質(zhì)這個階段,，你和我（北汽）結(jié)合得更緊密,，我把某些零件開放給你，你把這個電池芯做到我的零件里去,，相當于你給我提供的不是一個標準的電池,，而是根據(jù)我的要求，根據(jù)我的設計,，你就給我設計電池,，你實際給我的是一個零件,，這個零件里包括的是電池?！?/p>

　　鑒于汽車應用的復雜,，以及清陶能源對于發(fā)展理念的踐行，清陶能源的全固態(tài)電池將在2020年投入到新能源汽車的使用,，率先的投放量將會是20萬臺,。

　　固態(tài)電池技術(shù)難題如何攻破？

　　在新型能源的探索方向上,，太陽能,、風能、氫燃料電池等技術(shù)一度百花齊放,。

　　清陶能源的發(fā)起人,、清華大學材料研究院院長南策文認為，從能源利用效率上說,，上述能源雖然更為清潔環(huán)保,，但是能源分布過于分散且并不連續(xù)，使得開發(fā)存儲和轉(zhuǎn)換這類能源的器件和相關材料顯得緩不濟急,。

　　隨著新能源汽車和智能終端的迅速普及,，對于高能量密度電池的需求十分迫切。

　　資料顯示,，2016年第一季度,，中國鋰電池的電芯產(chǎn)量為13.5GWh，同比增長95.7%,，其中車用電池產(chǎn)量的占比增長最快,，從2015年Q1的19.6%增長到2016年Q1的55.3%。

　　國內(nèi)外都已經(jīng)在嘗試跨越半固態(tài)電池這個階段,，開始攻克全固態(tài)電池這座技術(shù)城堡,。11月24日，三井金屬發(fā)布了下一代的鋰離子二次電池的“全固態(tài)電池”所用的硫化物固態(tài)電解質(zhì),。三井金屬是豐田,、本田等大型跨國車企的電池供應商，這意味著豐田和本田將發(fā)展自身引以為傲的氫燃料電池的同時,，同時推動全固態(tài)電池的發(fā)展,。

　　而清陶能源的全固態(tài)電池的技術(shù)核心在于，電解質(zhì)部分使用的陶瓷固態(tài)復合電解質(zhì),，正極使用的是鈷酸鋰,，負極為鋰金屬負極。此外,，對于全固態(tài)電池常溫下的導電瓶頸,，清陶能源也給出了解決方案：

　　利用摻雜調(diào)控,、增加鋰空位，以及復合等手段,，解決了全固態(tài)電池在常溫下的導電不良問題,，使其和液態(tài)電解質(zhì)的導電效率達到了同一個量級。

　　在國內(nèi),，除了清陶能源,，還有許多研究機構(gòu)和企業(yè)著手在研發(fā)“全固態(tài)電池”，并取得一定的成果,。

　　據(jù)媒體報道,，目前國內(nèi)做全固態(tài)電池比較領先的團隊為：

　　中科院物理研究所陳立泉、李泓老師團隊,；中國科學院寧波研究所許曉雄博士的團隊,；中南創(chuàng)發(fā) “全固態(tài)電池”的研發(fā)團隊。

　　據(jù)了解,，中科院寧波材料在聚合物研究已經(jīng)取得一定成績,，其用石墨做負極，用硫化物復合電解質(zhì),，用鈷酸鋰做正極,，4Ah的電池，能量密度是240瓦時/公斤,。 而只要克服了界面阻抗過大造成的導電不良等問題,，以及電芯技術(shù)關鍵材料取得突破，上述研究機構(gòu)的全固態(tài)電池就有望在2019年前后投入商業(yè)化使用,。

　　屆時,，在汽車智能化和互聯(lián)網(wǎng)化一路飛起的國產(chǎn)電動汽車，將沖破電池的動力和續(xù)航瓶頸,，若再與特斯拉一決高下,，必然多了幾分勝算。