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隨著電池技術(shù)提升、油價(jià)持續(xù)高企，新能源汽車滲透率節(jié)節(jié)攀升。然而在龐大的需求面前，傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池在能量密度、安全性等方面正在接近天花板。對(duì)此，業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為固態(tài)電池以其高安全性、高比能量的技術(shù)優(yōu)勢(shì)將成為下一個(gè)萬億級(jí)的超級(jí)賽道，也是電池技術(shù)的終級(jí)解決方案。

高能量密度的固態(tài)電池


固態(tài)電池是指采用固態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池。根據(jù)電解質(zhì)的不同，廣義上的固態(tài)電池又可分為半固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)、全固態(tài)鋰電池。相較于傳統(tǒng)的液態(tài)鋰電池，固態(tài)電池可以提升電池能量密度，具有不可燃、耐高溫、無腐蝕、不揮發(fā)的特性。

從產(chǎn)品構(gòu)成及工作原理來看，傳統(tǒng)鋰離子電池主要由正負(fù)極材料、電解液和隔膜組成。固態(tài)電池則是使用固體電解質(zhì)，替代了傳統(tǒng)鋰離子電池的電解液和隔膜。固態(tài)鋰電池與傳統(tǒng)鋰電池的區(qū)別在于電池的電解質(zhì)為固態(tài)，即鋰離子遷移的場所轉(zhuǎn)到了固態(tài)的電解質(zhì)中。隨著正極材料的持續(xù)升級(jí)，固態(tài)電解質(zhì)能夠做出較好的適配，有利于提升電池系統(tǒng)的能量密度。此外，固態(tài)電解質(zhì)的絕緣性使其能夠充當(dāng)隔膜的功能，可以良好地將電池正極與負(fù)極阻隔，避免產(chǎn)生短路。

從電池材料方面來看，固態(tài)鋰電池又可分為三大體系——聚合物、氧化物和硫化物體系?？v覽全球固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，上述三大體系均有進(jìn)展。其中，歐美企業(yè)偏好聚合物、氧化物體系，日韓企業(yè)則更熱衷于硫化物體系，我國則比較分散，三個(gè)體系均有研究者。

尚未規(guī)模應(yīng)用，全球爭相布局


目前，固態(tài)電池仍屬研發(fā)技術(shù)階段。盡管仍有較多困難和挑戰(zhàn)需要克服，但固態(tài)電池已成為多數(shù)主要鋰電池生產(chǎn)商的未來發(fā)展路線。

例如君聯(lián)資本所投企業(yè)寧德時(shí)代，其于2022年初公布了兩種固態(tài)電池相關(guān)專利，并表示未來將采用金屬鋰作為負(fù)極材料，最終單體能量密度有望突破500Wh/kg，是目前最高能量密度的2倍以上。

此外，君聯(lián)資本所投企業(yè)太藍(lán)新能源以全自研的高電導(dǎo)率氧化物固態(tài)電解質(zhì)材料和電解質(zhì)導(dǎo)入工藝設(shè)備為基礎(chǔ)，所產(chǎn)出的體型固態(tài)電池在安全、倍率、能量密度、循環(huán)壽命等關(guān)鍵性能指標(biāo)上實(shí)現(xiàn)顛覆性突破，已達(dá)全球領(lǐng)先水平。

在應(yīng)用領(lǐng)域上，憑借自身安全與柔性的優(yōu)勢(shì)，固態(tài)電池有望率先應(yīng)用于對(duì)成本敏感度較小的微電池領(lǐng)域，如植入式醫(yī)療設(shè)備、無線傳感器等；技術(shù)進(jìn)步后，逐漸向高端消費(fèi)電池滲透。

突破技術(shù)瓶頸，發(fā)展前景明朗


固態(tài)電池技術(shù)的核心在于電解質(zhì)的革新，最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)電解質(zhì)的全固態(tài)化。長遠(yuǎn)來看，固態(tài)電池的技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用趨勢(shì)將會(huì)呈現(xiàn)“梯次滲透”的過程。

據(jù)頭豹研究院預(yù)測，到2025年，固態(tài)聚合物鋰電池將被成功研發(fā)并實(shí)現(xiàn)小規(guī)模量產(chǎn)；到2030年，市場可能會(huì)引入具有競爭性的性能指標(biāo)，且固態(tài)混合電解質(zhì)和固態(tài)陶瓷電解質(zhì)已處于應(yīng)用研究或基礎(chǔ)研究階段；2030年以后，固態(tài)電池將能夠?qū)崿F(xiàn)400Wh/Kg的能量密度并能夠完整循環(huán)1000次及以上。整體來看，未來全球固態(tài)動(dòng)力電池市場仍有較大發(fā)展空間和潛在增量。

全固態(tài)電池被公認(rèn)為是有望突破電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)瓶頸、滿足未來發(fā)展需求的新興技術(shù)方向之一。結(jié)合國家對(duì)能源發(fā)展的指導(dǎo)方針，電化學(xué)儲(chǔ)能在用戶側(cè)、可再生能源并網(wǎng)配套等領(lǐng)域的需求有望迎來快速增長，固態(tài)電池發(fā)展前景明朗。據(jù)國海證券預(yù)計(jì)，2030年全球固態(tài)電池出貨量或?qū)⑼黄?50GWh，市場空間有望達(dá)到1500億元以上。 

原標(biāo)題：固態(tài)電池如何助力“全電化”時(shí)代