[ 業(yè)內(nèi)有一種說法是全固態(tài)電池的成本比當(dāng)前的鋰電池高4倍以上,。 ]

　　固態(tài)電池技術(shù)迎來了突破,。

　　近日,，美國哈佛大學(xué)研究團(tuán)隊開發(fā)了一種新的固態(tài)電池,，該電池能夠循環(huán)充電10000次，有望實(shí)現(xiàn)3分鐘內(nèi)完全充電,，并且可持續(xù)使用20年,。

　　這款固態(tài)電池使用的是純金屬形式的鋰，使用固體電極和固體電解質(zhì),，而不是鋰離子電池中的液體或聚合物凝膠電解質(zhì),。在實(shí)驗(yàn)室中，電池原型能夠成功完成 5000至10000次充電循環(huán),。哈佛大學(xué)研究團(tuán)隊對于固態(tài)鋰金屬電池的研究可追溯至去年5月,，但彼時的技術(shù)停留在“10~20分鐘內(nèi)完全充電，10~15年的電池使用壽命”層面上,。

　　這款電池的設(shè)計靈感來自英式經(jīng)典三明治,。如果將電池想象成三明治，首先一層是面包（鋰金屬陽極）,，然后是生菜（石墨涂層）,，接下來是一層西紅柿（第一種電解質(zhì)）和一層培根（第二種電解質(zhì)），最后是另一層西紅柿和一層面包（陰極）,。

　　研究團(tuán)隊認(rèn)為,，通常其他固態(tài)設(shè)計中的鋰金屬陽極會發(fā)展出樹突狀的生長，可以逐漸通過電解質(zhì)滲透到陰極,，進(jìn)而導(dǎo)致鋰離子電池短路,。也就是說，鋰離子電池在使用過程中產(chǎn)生的樹突或枝晶是電池著火的根本原因,。而三明治的多層結(jié)構(gòu)可防止枝晶結(jié)構(gòu)生成,，在這種設(shè)計中,，樹突在“生菜”和“番茄”中生長，但在“培根”處停止,?！芭喔逼琳献柚怪Т┻^使電池短路，從而防止了故障產(chǎn)生,。

　　“我們著手將這項(xiàng)技術(shù)商業(yè)化,，我們的技術(shù)與其他固態(tài)電池相比是獨(dú)一無二的。在實(shí)驗(yàn)室中,，我們已經(jīng)在電池的使用壽命內(nèi)實(shí)現(xiàn)了5000到10000次充電循環(huán),，而現(xiàn)在即使是同類產(chǎn)品中最好的電池也只有2000到3000次充電循環(huán)，而且我們認(rèn)為擴(kuò)大電池技術(shù)沒有任何基本限制,，這可能會改變游戲規(guī)則,。”哈佛大學(xué)約翰·A,。 保爾森工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院材料科學(xué)副教授Xin Li（李新，音譯）表示,。

　　目前,，研究團(tuán)隊成立的初創(chuàng)公司 Adden Energy（艾登能源公司）宣布已獲得哈佛大學(xué)技術(shù)發(fā)展辦公室授予的獨(dú)家技術(shù)許可，用于推進(jìn)該技術(shù)的商業(yè)化,，其目標(biāo)是將電池縮小為手掌大小的“軟包電池”,，其組件封裝在鋁涂層薄膜中。不過,，Xin Li去年在接受媒體采訪時表示,，這項(xiàng)技術(shù)的商業(yè)化還需要數(shù)年時間，同時還面臨著許多挑戰(zhàn),。

　　固態(tài)電池是指采用固態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池,，其具備更高的安全性和能量密度，被認(rèn)為是下一代電動車動力電池的技術(shù)方向?，F(xiàn)階段,，固態(tài)電池在技術(shù)指標(biāo)上領(lǐng)先于三元鋰電池。從當(dāng)前產(chǎn)業(yè)布局來看,，豐田,、寶馬、大眾,、現(xiàn)代等多家國際車企均在固態(tài)電池領(lǐng)域進(jìn)行布局,，并加大在固態(tài)電池領(lǐng)域的投資。此外,，車企和電池制造商紛紛攜手攻堅克難,，豐田正與松下公司合作,，大眾則投資了美國電池初創(chuàng)企業(yè)QuantumScape（量子景觀公司），福特,、寶馬投資了Solid Power（固態(tài)動力公司）,。Solid Power的全固態(tài)電池理論上可使續(xù)航距離最高達(dá)到鋰電池的2倍，寶馬計劃于2025年之前開始對配備全固態(tài)電池的車輛進(jìn)行路測,，2030年之前上市,。奔馳繼與Hydro Quebec（魁北克水電公司）合作之后，現(xiàn)在還與Factorial Energy（階乘能量公司）共同研發(fā)固態(tài)電池,。

　　不過,，目前還未看到量產(chǎn)固態(tài)電池搭載在汽車上。早在2011年,，豐田就表示將在2015年至2020年推出固態(tài)電池,，其認(rèn)為固態(tài)電池將完全彌補(bǔ)新能源汽車的續(xù)航里程難題，同時還能大力推動新能源汽車普及速度,。然而,，時至今日，固態(tài)電池依舊未能得以正式應(yīng)用,，豐田預(yù)計2025年才將實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)應(yīng)用,，LG新能源則預(yù)計2026年實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池量產(chǎn)。

　　“對于全固態(tài)電池,，目前仍存在一些技術(shù)難點(diǎn),。”高能時代CEO董思曉在接受第一財經(jīng)記者采訪時表示,，一是電解質(zhì)的批量化,、低成本化、穩(wěn)定化合成問題一直未能有效解決,，二是固-固界面問題導(dǎo)致的內(nèi)阻大的問題未得到解決,，三是相應(yīng)的設(shè)備、工藝尚未定型,。

　　其中,，固-固界面的問題分為物理層面和化學(xué)層面，在物理層面,，粉體顆粒在電池充放電循環(huán)中會發(fā)生體積變大或變小,，由于不含有液體，顆粒與顆粒之間,、層與層之間容易產(chǎn)生縫隙,，帶來接觸不良，影響離子和電子的傳輸,，電池內(nèi)阻就會增加,，在充放電過程中就會發(fā)生極化問題,，導(dǎo)致倍率性能下降。在化學(xué)層面,，如果硫化物電解質(zhì)材料選型不好,，硫化物電解質(zhì)容易與正負(fù)極材料、導(dǎo)電劑,、黏接劑材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng),，因此在電化學(xué)環(huán)境下，就會在界面上產(chǎn)生鋰離子電導(dǎo)率比較低的反應(yīng)產(chǎn)物,，導(dǎo)致電池內(nèi)阻增大,，電池倍率性能降低。

　　業(yè)內(nèi)有一種說法是全固態(tài)電池的成本比當(dāng)前的鋰電池高4倍以上,。伊維經(jīng)濟(jì)研究院研究部總經(jīng)理,、中國電池產(chǎn)業(yè)研究院院長吳輝認(rèn)為，因?yàn)闆]有量產(chǎn),，所以沒法去比較成本,，但是現(xiàn)在這些半固態(tài)電池的成本都在1元/Wh以上，而液態(tài)鋰電池電芯的成本大約現(xiàn)在0.7~0.8元/Wh（以三元為主）,。全固態(tài)電池量產(chǎn)時間可能在2030年,。

　　中國科學(xué)院院士、中國電動汽車百人會副理事長歐陽明高此前談道,，材料這種事，要厚積薄發(fā),，固態(tài)電池真正投入大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用大概的時間是在2025~2030年之間,。

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