特斯拉之所以能夠在高性能汽車領(lǐng)域獨(dú)當(dāng)一面，是因?yàn)樗?a class="innerlink" href="http://wldgj.com/tags/電池管理" title="電池管理" target="_blank">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(dú)立應(yīng)對市場考驗(yàn)，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(xué)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(fù)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(xiàng)技術(shù)生產(chǎn)的全固態(tài)電池在實(shí)驗(yàn)室階段能夠達(dá)到400 MJ/kg的能量密度,。

　　這比當(dāng)前主流應(yīng)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(yīng)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(dá)到300 MJ/kg,，提前實(shí)現(xiàn)國家提出對2020年提出的標(biāo)準(zhǔn)。

　　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(xué)材料研究院院長南策文領(lǐng)銜的高層次人才團(tuán)隊(duì)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(xué)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(gè)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(xué)術(shù)和產(chǎn)業(yè)界公認(rèn)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(gè)領(lǐng)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(yīng)的是液態(tài)鋰電池,，后者就是目前在新能源汽車,、手機(jī)、筆記本,、無人機(jī)等設(shè)備當(dāng)中廣泛采用的技術(shù),，電解質(zhì)都是有機(jī)液體。也因其電解質(zhì)的液態(tài)屬性,，需要非常嚴(yán)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(jī)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(dá)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(jī)待機(jī)時(shí)間,、無人機(jī)飛行時(shí)間和電動汽車?yán)m(xù)駛里程延長一倍,；

　　可實(shí)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(shí)現(xiàn)電子產(chǎn)品的可任意彎曲、折疊,。同時(shí),，電池的微型化將給半導(dǎo)體工業(yè)等領(lǐng)域帶來一場新的變革；

　　安全可靠

　　三星Note7手機(jī)爆炸事件的主要原因是電池?zé)崾Э卦斐傻碾娊庖簞×曳磻?yīng),，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(shí)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(shí)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(yán)苛的考驗(yàn),，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(dāng)中，全固態(tài)鋰電池將在明年9月份投入量產(chǎn),，但首先應(yīng)用的領(lǐng)域并非當(dāng)年炙手可熱的新能源汽車,，而是無人機(jī)、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(yù)計(jì)在2020年,。

　　清陶能源董事長馮玉川介紹，這個(gè)考慮不是技術(shù)問題,，而是價(jià)格和成本問題,。在手機(jī)、無人機(jī)產(chǎn)品當(dāng)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(dá)到十幾萬,，全固態(tài)電池的投放必然造成成本進(jìn)一步增加,，這對于市場的接受程度是個(gè)很大的考驗(yàn)。

　　“我們并不想太強(qiáng)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(shí)現(xiàn)正常的營收,。”馮玉川說,。

　　當(dāng)然,，除了價(jià)格，應(yīng)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(yīng)用上并非像手機(jī)和無人機(jī)那樣,，以單組或多組的形式出現(xiàn)，其關(guān)系到復(fù)雜的電池管理系統(tǒng),，以及更為嚴(yán)格的技術(shù)考驗(yàn),。

　　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(yīng)用形式上,，還要根據(jù)車企的需求做出設(shè)計(jì),。

　　“現(xiàn)在大部分新能源車，是把發(fā)動機(jī)變速箱摘下去,，加很多電池在里面,，這不是一個(gè)好方式，因?yàn)槠囁俣确浅,？?，一旦被石頭打破，就是個(gè)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(gè)壓力?！睒s輝說,，“有沒有可能在電解質(zhì)這個(gè)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(gè)電池芯做到我的零件里去，相當(dāng)于你給我提供的不是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的電池，而是根據(jù)我的要求,，根據(jù)我的設(shè)計(jì),，你就給我設(shè)計(jì)電池，你實(shí)際給我的是一個(gè)零件,，這個(gè)零件里包括的是電池,。”

　　鑒于汽車應(yīng)用的復(fù)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(fēng)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(xué)材料研究院院長南策文認(rèn)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(guān)材料顯得緩不濟(jì)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(gè)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(yīng)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(shí),，同時(shí)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(fù)合電解質(zhì)，正極使用的是鈷酸鋰,，負(fù)極為鋰金屬負(fù)極,。此外，對于全固態(tài)電池常溫下的導(dǎo)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(fù)合等手段,，解決了全固態(tài)電池在常溫下的導(dǎo)電不良問題,，使其和液態(tài)電解質(zhì)的導(dǎo)電效率達(dá)到了同一個(gè)量級。

　　在國內(nèi),，除了清陶能源,，還有許多研究機(jī)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(bào)道,，目前國內(nèi)做全固態(tài)電池比較領(lǐng)先的團(tuán)隊(duì)為：

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

　　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(fù)極，用硫化物復(fù)合電解質(zhì),，用鈷酸鋰做正極,，4Ah的電池，能量密度是240瓦時(shí)/公斤,。 而只要克服了界面阻抗過大造成的導(dǎo)電不良等問題,，以及電芯技術(shù)關(guān)鍵材料取得突破，上述研究機(jī)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(shí),，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。