電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/章鷹）據(jù)外媒報道，7月28日，三星SDI副總裁 Koh Joo-young在韓國首爾市舉辦的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，接下來將進行6個月的測試?！?/span>

據(jù)悉，三星最新的固態(tài)電池技術(shù)將首先為高端電動汽車提供動力，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)報道，多家汽車制造商已開始測試樣品。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合作。

圖：來自上汽智己汽車微信

今年4月，上汽集團推出的智己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，6月銷量已經(jīng)突破6000臺。

全固態(tài)電池技術(shù)的核心優(yōu)勢和技術(shù)挑戰(zhàn)是什么？三星SDI在固態(tài)電池領(lǐng)域的突破，帶來哪些看點？日本、美國和中國企業(yè)在固態(tài)電池領(lǐng)域的最新進展是什么？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)電池因為可以將電動汽車的續(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)電池的特點是充電時間短，但行駛距離長。

鋰電池的關(guān)鍵材料如正極、負(fù)極、隔膜等，經(jīng)過多年的技術(shù)開發(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，中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽明高曾指出，實現(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-無機復(fù)合、硫化物等。進入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)用于電動汽車的研發(fā)開辟了道路。

日前舉辦的SNE電池日展會上，全球排名前五的動力電池巨頭三星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)、無陽極配置，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)電池可以通過將液體變?yōu)楣腆w來提高安全性，而且制成同一個包時，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%。在世界動力電池行業(yè)中，韓系電池廠商希望通過創(chuàng)新電池技術(shù)來重新獲得市場份額。

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

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

國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)級固態(tài)電池領(lǐng)域擁有專利超1000項，成為全球固態(tài)電池行業(yè)的領(lǐng)路人。

2023年10月12日，豐田宣布為實現(xiàn)純電動汽車用全固態(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)鏈而展開合作。借助此舉，豐田將確保實現(xiàn)2027年至2028年向市場投放搭載全固態(tài)電池的純電動汽車。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，計劃在2028年度向市場投放全固態(tài)電池EV。

出光興產(chǎn)為何會獲得豐田的青睞？從汽車廠商的角度來看，出光興產(chǎn)的固體電解質(zhì)的優(yōu)勢在于掌握了可實現(xiàn)耐水性、離子電導(dǎo)率和柔軟性這三點的制造方法。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。在這些知識產(chǎn)權(quán)以外的領(lǐng)域，兩家企業(yè)也有著長達(dá)10年的合作關(guān)系。

此外，日本企業(yè)麥克賽爾（Maxell）開發(fā)出了圓柱形全固態(tài)電池，麥克賽爾開發(fā)出了可以耐150攝氏度高溫的全固態(tài)電池。在改進現(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)也在大力開發(fā)大容量化技術(shù)。

美國企業(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，中國電池企業(yè)厘清技術(shù)路線圖

7月初，研究機構(gòu)EVTank、伊維經(jīng)濟研究院聯(lián)合中國電池產(chǎn)業(yè)研究院共同更新了之前發(fā)布的《中國固態(tài)電池行業(yè)發(fā)展白皮書（2024年）》，更新后的白皮書預(yù)計全固態(tài)電池的量產(chǎn)時間或?qū)⑻崆爸?027年，相比之前的預(yù)測提前三年。

EVTank表示，中國政府資金對全固態(tài)電池研究大力扶持、社會資本對固態(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)品等是推動全固態(tài)電池量產(chǎn)時間提前的重要原因。

國內(nèi)三家動力電池企業(yè)公布固體電池進展。寧德時代在2024年半年財報中透露固態(tài)電池有望于2027年實現(xiàn)小規(guī)模量產(chǎn)。寧德時代首席科學(xué)家吳凱日前在CIBF2024先進電池前沿技術(shù)研討會上表示，寧德時代全固態(tài)電池處于原理樣品或部件為載體完成實驗室環(huán)境驗證階段。

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)，計劃2026年實現(xiàn)量產(chǎn)，預(yù)計產(chǎn)能達(dá)1GWh。國軒高科也透露，保守預(yù)計2027年將實現(xiàn)全固態(tài)電池小批量上車實驗，2030年實現(xiàn)量產(chǎn)。

近日，中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所科研團隊在全固態(tài)鋰電池領(lǐng)域取得新突破，有望讓電子設(shè)備小型化、長續(xù)航的夢想成為現(xiàn)實。

在中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所固態(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、張舒博士等科研團隊開發(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、長使用壽命等優(yōu)勢。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。該成果已在國際學(xué)術(shù)期刊《自然—能源》發(fā)表。

新材料的開發(fā)和研究，對開發(fā)高能量密度、長使用壽命的儲能設(shè)備，為新能源汽車、儲能電網(wǎng)、深海深空裝備等提供安全、耐久的動力源提供了技術(shù)支撐。我們期待新技術(shù)、新材料能助力中國全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)的技術(shù)突破和量產(chǎn)實現(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，則可以進一步提升能量密度和安全性。豐田、三星、日產(chǎn)、寧德時代等多家企業(yè)切入固態(tài)電池，期待未來3年這個領(lǐng)域有大規(guī)模全固態(tài)電池量產(chǎn)和上車。