電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/章鷹）據(jù)外媒報(bào)道，7月28日，三星SDI副總裁 Koh Joo-young在韓國(guó)首爾市舉辦的2024 SNE 電池日上表示：“在固態(tài)電池領(lǐng)域，我們從去年年底到今年年初向客戶提供首批產(chǎn)品，并收到了客戶積極的反饋，接下來(lái)將進(jìn)行6個(gè)月的測(cè)試。”

據(jù)悉，三星最新的固態(tài)電池技術(shù)將首先為高端電動(dòng)汽車提供動(dòng)力，使其續(xù)航里程達(dá)到621英里（約合966公里）。新型電池最早可能于 2027 年投入量產(chǎn)。據(jù)報(bào)道，多家汽車制造商已開(kāi)始測(cè)試樣品。三星未列出任何公司的名稱，但已與現(xiàn)代、Stellantis和通用汽車等公司展開(kāi)合作。

圖：來(lái)自上汽智己汽車微信

今年4月，上汽集團(tuán)推出的智己L6全球首搭第一代光年固態(tài)電池，是行業(yè)首個(gè)準(zhǔn)900V超快充固態(tài)電池體系，其電解質(zhì)層采用干法一體成型工藝。同等重量載電量提升30%，可實(shí)現(xiàn)高溫不可燃，充電12分鐘續(xù)航400km。此后，智己汽車銷量快速增長(zhǎng)，6月銷量已經(jīng)突破6000臺(tái)。

全固態(tài)電池技術(shù)的核心優(yōu)勢(shì)和技術(shù)挑戰(zhàn)是什么？三星SDI在固態(tài)電池領(lǐng)域的突破，帶來(lái)哪些看點(diǎn)？日本、美國(guó)和中國(guó)企業(yè)在固態(tài)電池領(lǐng)域的最新進(jìn)展是什么？本文詳細(xì)分析。

從鋰離子電池向全固態(tài)電池迭代，三星SDI推出Super-Gap電池技術(shù)

在電動(dòng)汽車領(lǐng)域，全固態(tài)電池是將鋰離子電池電解質(zhì)替換成固體。作為新一代電池的主力，全固態(tài)電池因?yàn)榭梢詫㈦妱?dòng)汽車的續(xù)航里程大幅度提升，而備受業(yè)界關(guān)注。與現(xiàn)有鋰離子電池相比，全固態(tài)電池的特點(diǎn)是充電時(shí)間短，但行駛距離長(zhǎng)。

鋰電池的關(guān)鍵材料如正極、負(fù)極、隔膜等，經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)開(kāi)發(fā)，“內(nèi)卷”非常嚴(yán)重，已接近材料性能的極限值，全固態(tài)電池亦成為動(dòng)力電池企業(yè)下一步的制勝關(guān)鍵。關(guān)于新材料革新及固態(tài)電池方面，中國(guó)科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽(yáng)明高曾指出，實(shí)現(xiàn)電解質(zhì)從液態(tài)到固態(tài)的轉(zhuǎn)變和負(fù)極材料的轉(zhuǎn)型是發(fā)展全固態(tài)電池的關(guān)鍵。

固態(tài)電解質(zhì)是固態(tài)電池中的關(guān)鍵部件，其技術(shù)路線可以分為聚合物、氧化物、有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合、硫化物等。進(jìn)入21世紀(jì)，業(yè)界發(fā)現(xiàn)了出色的化合物，為全固態(tài)電池應(yīng)用于電動(dòng)汽車的研發(fā)開(kāi)辟了道路。

日前舉辦的SNE電池日展會(huì)上，全球排名前五的動(dòng)力電池巨頭三星SDI詳細(xì)介紹了公司在固態(tài)電池領(lǐng)域的布局。三星SDI早在今年一季度便發(fā)布了Super-Gap固態(tài)電池技術(shù)，將能量密度提升40%至900Wh/L。Super-Gap固態(tài)電池采用硫化物固態(tài)電解質(zhì)、無(wú)陽(yáng)極配置，電池壽命有望達(dá)到20年。

三星SDI副總裁 Koh Joo-young表示：“全固態(tài)電池可以通過(guò)將液體變?yōu)楣腆w來(lái)提高安全性，而且制成同一個(gè)包時(shí)，重量減輕、占用空間更小，可以降低車輛本身的成本，因此汽車制造商對(duì)此很感興趣”。

根據(jù)SNE發(fā)布的最新數(shù)據(jù)，2024年1-5月寧德時(shí)代、比亞迪繼續(xù)成為兩大巨頭，市占率分別為37.5%、15.7%。韓系廠商中，LG新能源1-5月市占率僅有12.6%，SK On、三星SDI市占率分別為4.9%、4.8%。在世界動(dòng)力電池行業(yè)中，韓系電池廠商希望通過(guò)創(chuàng)新電池技術(shù)來(lái)重新獲得市場(chǎng)份額。

固態(tài)電池成本高企，首推高端電動(dòng)汽車市場(chǎng)。對(duì)于入門級(jí)市場(chǎng)，三星將向客戶提供成本較低的“半固態(tài)”電池，類似于中國(guó)電動(dòng)汽車制造商蔚來(lái)。該公司還在研發(fā) LFP 和中鎳電池，這些電池的鎳含量較低，因此價(jià)格更便宜。

日本豐田汽車加碼固態(tài)電池研發(fā)，美國(guó)多家企業(yè)公布進(jìn)展

國(guó)際汽車巨頭之一的日本豐田汽車，很早就將目光聚焦在“全固態(tài)電池”的研發(fā)上。早在2010年，豐田就曾發(fā)布續(xù)航里程超1000Km的固態(tài)電池。豐田在車規(guī)級(jí)固態(tài)電池領(lǐng)域擁有專利超1000項(xiàng)，成為全球固態(tài)電池行業(yè)的領(lǐng)路人。

2023年10月12日，豐田宣布為實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)汽車用全固態(tài)電池的量產(chǎn)化，將與出光興產(chǎn)攜手。雙方將為開(kāi)發(fā)固體電解質(zhì)的量產(chǎn)技術(shù)、提高生產(chǎn)效率和構(gòu)筑供應(yīng)鏈而展開(kāi)合作。借助此舉，豐田將確保實(shí)現(xiàn)2027年至2028年向市場(chǎng)投放搭載全固態(tài)電池的純電動(dòng)汽車。目標(biāo)是充電10分鐘以內(nèi)，達(dá)到約1200公里的續(xù)航距離，這樣的續(xù)航距離相當(dāng)于傳統(tǒng)型EV的兩倍。另外一家日本車企日產(chǎn)汽車，計(jì)劃在2028年度向市場(chǎng)投放全固態(tài)電池EV。

出光興產(chǎn)為何會(huì)獲得豐田的青睞？從汽車廠商的角度來(lái)看，出光興產(chǎn)的固體電解質(zhì)的優(yōu)勢(shì)在于掌握了可實(shí)現(xiàn)耐水性、離子電導(dǎo)率和柔軟性這三點(diǎn)的制造方法。出光興產(chǎn)不僅能制造性能良好的材料，而且還能理解豐田輕松制造電池且提升性能的方法。在這些知識(shí)產(chǎn)權(quán)以外的領(lǐng)域，兩家企業(yè)也有著長(zhǎng)達(dá)10年的合作關(guān)系。

此外，日本企業(yè)麥克賽爾（Maxell）開(kāi)發(fā)出了圓柱形全固態(tài)電池，麥克賽爾開(kāi)發(fā)出了可以耐150攝氏度高溫的全固態(tài)電池。在改進(jìn)現(xiàn)有產(chǎn)品的電極材料和配方后，將耐熱性提高了25度。在全固態(tài)電池領(lǐng)域，松下控股和TDK等企業(yè)也在大力開(kāi)發(fā)大容量化技術(shù)。

美國(guó)企業(yè)也積極布局固態(tài)電池研發(fā)和量產(chǎn)。2023年11月15日，美國(guó)全固態(tài)企業(yè)Solid Power表示，公司已生產(chǎn)出首批固態(tài)電池A樣品，并將交付給寶馬汽車。寶馬汽車希望2025年之前推出第一輛基于Solid Power電池技術(shù)的原型車。

固態(tài)電池成為研發(fā)重點(diǎn)，中國(guó)電池企業(yè)厘清技術(shù)路線圖

7月初，研究機(jī)構(gòu)EVTank、伊維經(jīng)濟(jì)研究院聯(lián)合中國(guó)電池產(chǎn)業(yè)研究院共同更新了之前發(fā)布的《中國(guó)固態(tài)電池行業(yè)發(fā)展白皮書(shū)（2024年）》，更新后的白皮書(shū)預(yù)計(jì)全固態(tài)電池的量產(chǎn)時(shí)間或?qū)⑻崆爸?027年，相比之前的預(yù)測(cè)提前三年。

EVTank表示，中國(guó)政府資金對(duì)全固態(tài)電池研究大力扶持、社會(huì)資本對(duì)固態(tài)電池企業(yè)大規(guī)模投資以及車企大規(guī)模裝車半固態(tài)電池產(chǎn)品等是推動(dòng)全固態(tài)電池量產(chǎn)時(shí)間提前的重要原因。

國(guó)內(nèi)三家動(dòng)力電池企業(yè)公布固體電池進(jìn)展。寧德時(shí)代在2024年半年財(cái)報(bào)中透露固態(tài)電池有望于2027年實(shí)現(xiàn)小規(guī)模量產(chǎn)。寧德時(shí)代首席科學(xué)家吳凱日前在CIBF2024先進(jìn)電池前沿技術(shù)研討會(huì)上表示，寧德時(shí)代全固態(tài)電池處于原理樣品或部件為載體完成實(shí)驗(yàn)室環(huán)境驗(yàn)證階段。

欣旺達(dá)表示已完成能量密度達(dá)到400Wh/kg以上的全固態(tài)電池研發(fā)，計(jì)劃2026年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，預(yù)計(jì)產(chǎn)能達(dá)1GWh。國(guó)軒高科也透露，保守預(yù)計(jì)2027年將實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池小批量上車實(shí)驗(yàn)，2030年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

近日，中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所科研團(tuán)隊(duì)在全固態(tài)鋰電池領(lǐng)域取得新突破，有望讓電子設(shè)備小型化、長(zhǎng)續(xù)航的夢(mèng)想成為現(xiàn)實(shí)。

在中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所固態(tài)能源系統(tǒng)技術(shù)中心在崔光磊研究員帶領(lǐng)下，由鞠江偉、崔龍飛、張舒博士等科研團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種新的材料——均質(zhì)化正極材料（鋰鈦鍺磷硫硒），與傳統(tǒng)材料相比，該材料具有高電導(dǎo)率、高能量密度、長(zhǎng)使用壽命等優(yōu)勢(shì)。該材料兼具高離子電導(dǎo)率、高電子電導(dǎo)率，比傳統(tǒng)電池材料（層狀氧化物正極材料）高出1000倍以上。該成果已在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然—能源》發(fā)表。

新材料的開(kāi)發(fā)和研究，對(duì)開(kāi)發(fā)高能量密度、長(zhǎng)使用壽命的儲(chǔ)能設(shè)備，為新能源汽車、儲(chǔ)能電網(wǎng)、深海深空裝備等提供安全、耐久的動(dòng)力源提供了技術(shù)支撐。我們期待新技術(shù)、新材料能助力中國(guó)全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)的技術(shù)突破和量產(chǎn)實(shí)現(xiàn)。

寫在最后：

上汽推出的智己L6的光年電池仍屬于半固態(tài)電池，依然存在部分電解液。固態(tài)電池最核心的壁壘就是固態(tài)電解質(zhì)，這也是各大動(dòng)力電池公司努力攻關(guān)的方向。

當(dāng)前液態(tài)鋰電池能量密度已經(jīng)達(dá)到350Wh/Kg，進(jìn)一步提升空間不大。如果引入固態(tài)電池技術(shù)線路，則可以進(jìn)一步提升能量密度和安全性。豐田、三星、日產(chǎn)、寧德時(shí)代等多家企業(yè)切入固態(tài)電池，期待未來(lái)3年這個(gè)領(lǐng)域有大規(guī)模全固態(tài)電池量產(chǎn)和上車。