摘要

固態(tài)電解質(zhì)和負極材料是全固態(tài)電池最為核心的研究方向。

近日，太藍新能源宣布，已成功研發(fā)出世界首塊車規(guī)級全固態(tài)鋰金屬電池，單體容量為120Ah，實測能量密度達到了720Wh/kg。

官方信息顯示，太藍新能源此次發(fā)布的全固態(tài)鋰電池，其正極采用高克容量、長循環(huán)富鋰錳基材料，負極則采用了超寬、超薄且兼具高循環(huán)穩(wěn)定性和高倍率的復(fù)合鋰金屬基材料。

同時，為了解決全固態(tài)鋰電池的固-固界面阻抗問題，該固態(tài)電池還搭配了太藍新能源獨有的高性能氧化物復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)。

此次太藍新能源在“車規(guī)級全固態(tài)鋰電池”方面取得的進展，推動了全固態(tài)鋰金屬電池關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)進程與產(chǎn)業(yè)化落地。

從全固態(tài)電池材料端的技術(shù)路線和發(fā)展進程來看，固態(tài)電解質(zhì)和負極材料是最為核心的研究方向。

電解質(zhì)方面，目前的瓶頸主要在于電導(dǎo)率與固-固界面接觸難題影響著電池的循環(huán)性能與倍率性能。

一方面，固體電解質(zhì)的鋰離子電導(dǎo)率偏低，相比液態(tài)電解液電池阻抗大；另一方面，固體電解質(zhì)與電極之間的接觸面積較小，內(nèi)阻較大，且界面間的反應(yīng)機制尚不明確，難以保持長期穩(wěn)定的接觸。

高工鋰電了解到，為了提高電導(dǎo)率、降低內(nèi)阻、改善界面接觸，目前以太藍新能源為代表的大部分企業(yè)采取了無機-有機復(fù)合電解質(zhì)膜策略，通過借鑒聚合物電解質(zhì)容易形成良好界面的特性，將傳統(tǒng)的氧化物無機電解質(zhì)與聚合物電解質(zhì)進行復(fù)合成膜，能夠顯著改善界面阻抗。

負極方面，現(xiàn)階段固態(tài)電池的負極材料主要分為金屬鋰負極、碳基負極以及氧化物負極這三大類。其中，金屬鋰被業(yè)界普遍認為是固態(tài)電池負極材料發(fā)展的終極目標。

由于固態(tài)電解質(zhì)在全固態(tài)電池中占比較高，一般在22%以上，而高比能電芯的電解液和隔膜的質(zhì)量占比僅在10%左右。單純從能量密度來看，固態(tài)電池與與液態(tài)鋰電池相比不存在優(yōu)勢。

因而為了提高能量密度，負極材料引入具備著高容量、低電位等顯著優(yōu)勢的鋰金屬材料成為必然。據(jù)了解，采用金屬鋰作為負極，有望提升電池40-50%的能量密度。

此外，在成本方面，鋰金屬負極固態(tài)電池在材料成本和加工成本方面均低于其他類型的電池，其總成本相較傳統(tǒng)的液態(tài)鋰離子電池可降低14%。

值得注意的是，鋰金屬負極的缺點也很明顯，鋰金屬晶枝的刺穿效應(yīng)會導(dǎo)致電池容易失控失火甚至爆炸，安全性能不容樂觀，這也與固態(tài)電池解決鋰電池安全隱患的初衷相違背。

盡管全固態(tài)電池被業(yè)內(nèi)認為相較液態(tài)電池具備顛覆性的技術(shù)潛力，其技術(shù)落地與產(chǎn)業(yè)化仍有很長一段路要走。目前業(yè)內(nèi)一致的觀點是，全固態(tài)電池的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化要等到2030年。

寧德時代董事長曾毓群在近期接受采訪時曾表示，全固態(tài)電池這項備受關(guān)注的技術(shù)還不夠完善，缺乏耐久性，而且依然存在安全問題，將這種電池推向市場還有很多困難。

今年以來，多家固態(tài)電池企業(yè)的技術(shù)進展已多次“掀動”市場情緒。然而電池的技術(shù)驗證周期是按年為時間單位的，情緒回歸理智后，產(chǎn)業(yè)也將回歸到技術(shù)路線與市場應(yīng)用的實力考量中去。