固態(tài)電池三大關(guān)鍵技術(shù)路線，龍頭廠商梳理

固態(tài)電池技術(shù)的關(guān)鍵在于用固體電解質(zhì)來取代傳統(tǒng)的電解液和隔膜，固態(tài)電解質(zhì)將成為固態(tài)電池的核心增量。

固態(tài)電解質(zhì)的材料類型決定了電池的性能參數(shù)，例如循環(huán)穩(wěn)定性、安全性、功率密度以及高低溫性能等。

與液態(tài)電解質(zhì)相比，固態(tài)電解質(zhì)具有更高的安全性，且更適用于高比容量的正負(fù)極材料體系。

當(dāng)前固態(tài)電池主要有三種主要路線：硫化物、氧化物和聚合物。

固態(tài)電池電解質(zhì)的綜合性能難以平衡。例如，氧化物電解質(zhì)具有較寬的電化學(xué)窗口范圍，但界面接觸性能較差；聚合物電解質(zhì)界面接觸較好，但離子電導(dǎo)率和化學(xué)穩(wěn)定性有待提高；硫化物電解質(zhì)離子電導(dǎo)率較好，但化學(xué)穩(wěn)定性不足。

整體來看，氧化物固態(tài)電池的研發(fā)在目前階段較為領(lǐng)先，成本相對較低；硫化物路線則被看作是未來最具發(fā)展?jié)摿Φ模杀鞠鄬^高；而聚合物路線的性能表現(xiàn)則相對有限。

固態(tài)電池制備流程：

硫化物電解質(zhì)

硫化物固態(tài)電池在導(dǎo)電率和集成方面表現(xiàn)出色，優(yōu)點包括擁有最高的離子電導(dǎo)率、較小的晶界電阻以及良好的延展性。

硫化物固態(tài)電池在理論上能夠提供更高的能量密度和更快的充電速度，在電動汽車領(lǐng)域適用性極高，具備較大的商業(yè)化潛力。

硫化物電解質(zhì)的缺點包括電化學(xué)窗口相對較窄，容易與鋰金屬及潮濕空氣發(fā)生反應(yīng)。此外，有可能產(chǎn)生有害的硫化氫氣體，以及界面穩(wěn)定性欠佳，需要通過摻雜、涂層、包覆等技術(shù)手段來解決，從而增加了研發(fā)難度和成本。

雖然硫化物電解質(zhì)目前仍處于研發(fā)階段，由于其昂貴的原材料成本，目前仍未實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。但一旦在工藝上取得突破，有望成為未來的主流技術(shù)路線。

固態(tài)電解質(zhì)市場競爭格局

整體來看，全球固態(tài)電池的研發(fā)可以劃分為中國、日韓和歐美三大陣營。

在技術(shù)路徑的選擇上，日韓起步較早，目前在技術(shù)上處于領(lǐng)先地位，全球前10的固態(tài)電池專利都被日韓企業(yè)所包攬，日韓企業(yè)主要選擇了硫化物固態(tài)電解質(zhì)路線，豐田、三星、松下、出光興產(chǎn)和住友等都是該領(lǐng)域的代表企業(yè)。

歐美更多地選擇了氧化物固態(tài)電解質(zhì)路線，并且都在直接開發(fā)鋰金屬負(fù)極的應(yīng)用。歐美企業(yè)則相對獨立，各大車企如大眾、福特、奔馳等主要通過投資專業(yè)化的固態(tài)電池企業(yè)來進(jìn)行研發(fā)。

這些企業(yè)大多數(shù)選擇氧化物鋰電池路線，代表企業(yè)包括QuantumScape、SolidPower和SolidEnergySystems等。

中國企業(yè)在固態(tài)電池的研發(fā)路線上更為多樣化，主要集中在氧化物與聚合物路線。同時，由于我國擁有全球領(lǐng)先的液態(tài)鋰離子電池產(chǎn)業(yè)，因此大部分企業(yè)也在發(fā)展半固態(tài)電池，代表廠商包括衛(wèi)藍(lán)新能源、清陶能源、輝能科技、贛鋒鋰業(yè)、國軒高科以及寧德時代和比亞迪等。

當(dāng)前固態(tài)電池被認(rèn)為是下一代鋰電池技術(shù)，隨著產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)技術(shù)路線不斷優(yōu)化和突破，未來發(fā)展空間將十分廣闊。