何时固态电池才能够进入大规模产业化？

    什么时候固态电池才能够进入大规模产业化？大部分业界的人挺乐观。《日经技术》认为，“ 预计 3 年内能出现性能为现有锂离子电池 2 倍多的产品”。2013 年，美国能源存储联合研究中心(JCESR)则说，“ 5 年内(2018 年)开发出(相比普通锂电池)能量密度达到 5 倍、价格降至 1/5 的蓄电池”。

    但科研领域的学者们都偏保守——他们认为 “毕竟研究出产品跟能形成产业是两码事”。2016 年上半年，科学院物理研究所研究员李泓博士说：至少要到 2020 年，中科院物理研究所出产的固态电池 “可能试水到商业化的程度”，而 “真正的全固态可能需要更长时间”。

    虽然工业上不可能实现液态到固态的飞越，但这不代表产业界在固态电池领域无计可施。峰瑞资本投资人朱祎舟说，“我们可以寻找液态到固态的过渡方案。” 例如，从麻省理工孵化出来的锂电池公司 Solid Energy Systems 的电解质，就是既有固态又有液态：先在金属锂电极上覆盖一层固态电解质薄膜，然后加入一种准离子态阻燃液体。制成的电池跟传统电池比体积缩小一半，还能提供更多能量。

    “固态电池性能好，成本高，就先瞄准对安全性、稳定性需求高，又不计成本的行业。固态电池的制造过程跟传统电池的不一样，就要充分利用传统电池的生产设备，避免重建整条生产线，从而降低生产成本。” 朱祎舟说。

    在大容量固态电池做产业化的这条路上，日本远远走在全世界前列。丰田、日立造船都是固态电池界的领军企业。2009 年，日本新能源产业技术综合开发机构(NEDO)启动了 210 亿日元计划，举国之力研究电池，希望能在 2030 年前开发出能量密度为现有水平 5 倍以上的可充电电池。从现在看来，这个时间可能被大大提前。

    韩国也不落后，三星在日本也有个固态电池研究所——早点研发出来三星就能换上固态电池了。

    日韩之后，依次是欧洲、美国、中国。

    法国已经有电动车投入使用固态电池，但他们用的固态电池中间还是有隔膜的，不是真正意义上的全固态，而且目前尚无大规模应用。美国人则只有技术，没有可以量产的产品，这里有创业公司一大把，比如：Seeo， Solid Energy System， Solid Power， Quantume Scape 等等等等。

    中国人还处于研究阶段，相关标的有清陶能源、宁德时代新能源科技(CATL)、比亚迪、微宏动力等，研发进度有快有慢。其中，清陶能源位于江苏盱眙，由南策文院士团队组建。同时，南院士拥有中国第一个与全固态有关的专利。

    盘点了四家开发固态电池的公司，其中法国的 BatScap 虽然有投入使用的产品，但不是真正意义上的全固态电池；其他公司目前还只有技术。

    【BatScap】

    BatScap 是法国博罗雷(Bollore)的子公司，开发了可以在电动车上使用的固态电池。开发固态电池的 BatScap 是博罗雷在能源领域布局的一个关键。

    BatScap 做的是需要加热的聚合物固态电池。因为在常温下聚合物的离子电导率太低，意味着锂离子在电极间奔跑得慢，充放电也就慢。加热后，聚合物的离子电导率才能提高。

    2011 年底开始，博罗雷利用自主开发的 EV “Bluecar”，在法国巴黎及郊外提供汽车共享服务 “Autolib”，即抵达目的地后交换车辆。这种汽车用的就是 BatScap 的固态电池， 规格是 30 kWh。目前这种 Bluecar 已有近 4000 辆，有约 900 座服务站和 4500 台充电器，每天利用次数 1.8 万次。

    法国的固态电池电动车正在充电。

    然而，电池需要加热才能使用是难以大规模推广的。电动车可以利用行驶中产生的热量来维持 60~80 ℃ 的使用温度。但停车时，必须要利用电池组内部的加热器来维持温度，每秒会消耗约 200 W 的电力，跟一个电冰箱差不多。在停车过程中需要一直连接充电器。有人做过估算，平均一年下来，停车时加热器消耗的电力比行驶时所需的电力还多。

    不过，据一名固态电池的技术人员透露，BatScap 的聚合物固态电池其实中间也有一层隔膜，根本不是我们所说的全固态。

    【Solid Power】

    美国 Solid Power 成立于 2012 年，位于美国肯塔基州的路易斯维尔市，在科罗拉多科技中心拥有 650 多平方米的工厂。创始团队有不少来自科罗拉多大学博尔德分校(UCB)的教授与副教授。这些教授背景都十分强，比如仅 Sehee Lee 教授一人就有 18 项相关专利。

    Solid Power 拿政府的钱比较多，2013 年获美国能源部资助的 346 万美元，科罗拉多州的经济发展与国际贸易部门(COEDIT)资助的 25 万美元。2014 年底又获美国空军资助 290 万美元。

    Solid Power 固态电池的电池能量密度达到了 600 Wh/kg，是市面上电池容量的两倍多。

    【Sakti3】

    Sakti3 是一位来自美国密歇根大学的教授在 2007 年设立的风险创业公司。Sakti 在梵文中是 “力量” 的意思，3 是锂的原子序数，连起来就是 “锂的力量”。这家公司是用蒸镀的方法制备无机固态电解质，并且宣称已能实现高效率量产。

    美国密歇根大学教授安·玛莉·赛斯特里(Ann Marie Sastry)是公司的 CEO。

    值得一提的是，Sakti3 2015 年获得家电巨擘戴森公司 1500 万美元融资，年底被戴森以 9000 万美元收购。2016 年 9 月，戴森宣布投资 14 亿建立电池厂。

    Sakti3 宣布已制造出能量密度达 550 Wh/kg 的电池，这一能量密度要比普通锂离子电池的高大约 50%，电池蓄电量是特斯拉现在使用的锂电池的两倍。Sakti3 对媒体说，他们在其位于密歇根的小型试验场已制造出这种固态电池的原型，预计在两三年内实现商业化。

    然而，业内针对 Sakti3 的声音真不少。不少科研人士都认为：“Sakti3 没有产品，只是在炒作固态电池概念”。

    【丰田】

    2013 年时，丰田宣布，计划在 2020 年全面实现全固态电池商业化，其能量将是锂电池的三到四倍，并在接下来几年使用锂空气电池。

    许多日企都非常重视离子导电率。离子导电率高，意味着锂离子在正负极间 “奔跑” 得快，充放电的速度就快。而硫化物电解质在常温下的离子导电率与液态电解质相近，所以有许多日本公司在研究硫化物。丰田就是个代表。

    根据丰田 2014 年发布的专利，他们研发的全固态电池，改善固态电解质和电极接触差的问题，用湿涂工艺来制备中间的电解质，让电解质变得很薄，从而减小电池体积。同时丰田放大了电芯尺寸，将电池面积扩大了 50 倍，容量提升了一千倍。

    据苹果一名技术人员透露，丰田固态电池产业化很可能不会使用上面说的材料，他们公布这项专利也许只是为了误导产业界。

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