预测：固态电池在2025年实现产业化的可能性非常高

固态电池，这条被称为“终极解决方案”之一的赛道，吸引着无数车企与锂企竞相投资。蔚来今年7月就将交付固态电池包，宁德时代也在刚刚结束的上海车展发布了凝聚态电池，相比于固态电池可更快实现量产，且实现高比能与高安全兼得。但这条路也没有那么好走。

赣锋锂业董事长李良彬向新京报贝壳财经记者表示，固态电池是能够根本解决安全性及低温性能问题的主流方案。但全固态电池在技术上仍有较多问题亟待攻克，距离商业化仍有一定距离，而好消息是半固态电池技术已相对成熟，且已具备商业化能力。

“现在我们的技术条件离固态电池商业化还有一定距离”，深度科技研究院院长张孝荣也向记者表示，固态电池具有安全性高、能量密度高、质量小等优点，但成本高、电导率低等难题也一并存在。

坚信：未来一定是固态电池的天下

在陈院士看来，虽然现在是多种电池并举的情况，且都有各自的优缺点，但未来一定是固态电池的天下。从现状来看，日本、韩国以及欧美国家都在制定战略支持发展固态电池，若要在未来固态电池市场中占据主导地位，形势刻不容缓。

　　陈院士认为，提前布局固态电池不仅是中期考虑，也是为更长期的发展战略考虑。从中期来看，锂离子电池的安全性和能量密度问题是亟须要解决的，固态锂电池有望是解决这两大难题的终极方案；从更长期的发展战略考虑，未来的锂/硫电池和锂空气电池采用固体电解质有望解决金属锂负极的稳定性难题。

　　总而言之，固态锂电池是未来可再充电池技术的核心，陈院士认为，抓住第一机会才能掌握主动权，之前我们很大程度上在跟随国外的发展，但是如果我们较早地开始固态锂电池的研究，那么我们将会在这个领域处于领先地位。

　　40年来我国在固态锂电池研究方面的积累为今天固态锂电池的研究和产业化提供了宝贵的经验和借鉴。陈立泉院士认为，目前是我们实现固态电池领跑的难得机遇。这一目标能否实现，在很大程度上依赖于政府主管部门的大力支持，也依赖于广大科技工作者和工程技术人员通力合作，去解决一系列基础科学问题和工程技术问题，同时也特别希望资本运营企业能够把固态电池这一类国家急需的技术作为新的投资方向，使研究成果更快产业化。

锂离子电池一直是一切的中心，因为我们继续开发清洁能源存储和离网应用的基础设施。然而，随着对气候危机和能源部门的持续关注，我们可以继续感谢锂离子电池技术，并仍在寻求改进它的方法。

我们需要安全、可靠和持久的能源储存，以满足一个将依赖清洁能源的世界的需求。研究表明，固态电池技术有可能满足这些需求。以下是您应该了解的有关这些新能源存储系统的信息，以及它们如何应用于我们的现代能源基础设施。

锂离子电池与固态电池

锂离子电池的发展 是革命性的。它们依赖于液体电解质屏障，允许锂穿过它，在电池的正极和负极之间。对于这种技术，存在局限性。电解质的致密状态意味着它是易燃的，因此它不能暴露在空气中，限制了它的使用并增加了它的挥发性。能量在屏障上的移动速度也较慢，这意味着为设备供电和充电需要更长的时间。还有大小限制。锂离子电池更重，能量密度更低。

尽管固态电池技术仍处于研发阶段，但所有迹象都表明它是未来的积极浪潮。对于固态电池，电解质是固体而不是液体，这使得该技术能够依靠电流为设备供电。固体材料含有带电离子，这些离子与电池的负极和正极结合，产生化学反应。这种能量的传导打开了许多积极的大门。

为什么选择固态电池？

更加轻巧

虽然固态电池不依赖于液体，但它比锂离子电池更轻，因为它需要更少的石墨和钴。同样有助于减轻重量的是它能够提供比锂离子电池高2.5倍的能量密度。这不仅意味着存储更多的电力并为设备提供，而且还意味着该技术更小更轻。这种轻巧的固态电池技术意味着就移动性而言，使用量会增加。对于汽车、卡车、房车、轮船和飞机来说，能量密度更高的更轻的电池可以改变我们的旅行方式。

更加安全

固态电池技术还可以提供更安全的体验。当前锂离子电池中的液体电解质是易挥发性和易燃性的。它们不能暴露在空气中，导致它们需要额外的保护和外壳。对更少安全系统的需求使这项新技术更轻。固态电池不依赖液体，使其更安全、更可靠。所有电池都通过能量传递来传导热量，但没有液体成分，固态电池中就没有易燃物会着火。

生产过程更快

固态电池的制造工艺也不同于传统的锂离子充电方法，因为它在生产或充电过程中不需要任何液体化学品或添加剂，使其比传统的锂离子技术安全得多。这意味着固态电池可以比传统电池充电更快，使用寿命更长。所有这些轻质材料和安全性意味着固态电池技术的碳足迹比锂离子技术更少，因此我们的环境得到了更好的保护。这种制造过程，因为它依赖于更少的材料和能源，也快得多。

展望固态电池的未来

清洁能源行业一直在改善。这种不断的创新是应对气候危机和保护宜居世界所必需的。锂离子电池是一种可行且有用的解决方案，但固态电池技术将在这场正在进行的战斗中真正改变游戏规则。它们更轻、更小、更强劲、使用寿命更长、充电更快、更安全。

专家们仍在研究固态电池技术，这意味着它仍在开发中。尽管如此，随着更多的资金、创新和举措，这项技术将引领我们进入储能的未来。

最后，固态电池在不久的将来是否适合能源消费者可能取决于它们的制造速度、性能以及制造成本。尽管目前存在这些限制，但这项技术仍处于起步阶段，正在朝着比锂离子电池更高效的方向迈进。如果制造商能够解决这些问题以及更多，这项技术就可以真正彻底改变能源，无论是在成本还是生产方面。

一种材料是否具有应用发展潜力，除了关注其优点外，更为关键的是该材料是否具有根本性的缺陷。

国内现在普遍选择磷酸铁锂作为动力型锂离子电池的正极材料，从政府、科研机构、企业甚至是证券公司等市场分析员都看好这一材料，将其作为动力型锂离子电池的发展方向。分析其原因，主要有下列两点：首先是受到美国研发方向的影响，美国Valence与A123公司最早采用磷酸铁锂做锂离子电池的正极材料。其次是国内一直没有制备出可供动力型锂离子电池使用的具有良好高温循环与储存性能的锰酸锂材料。但磷酸铁锂也存在不容忽视的根本性缺陷，归结起来主要有以下几点：

1、在磷酸铁锂制备时的烧结过程中，氧化铁在高温还原性气氛下存在被还原成单质铁的可能性。单质铁会引起电池的微短路，是电池中最忌讳的物质。这也是日本一直不将该材料作为动力型锂离子电池正极材料的主要原因。

2、磷酸铁锂存在一些性能上的缺陷，如振实密度与压实密度很低，导致锂离子电池的能量密度较低。低温性能较差，即使将其纳米化和碳包覆也没有解决这一问题。美国阿贡国家实验室储能系统中心主任DonHillebrand博士谈到磷酸锂铁电池低温性能的时候，他用terrible来形容，他们对磷酸铁锂型锂离子电池测试结果表明表明磷酸铁锂电池在低温下（0 ℃以下）无法使电动汽车行驶。尽管也有厂家宣称磷酸锂铁电池在低温下容量保持率还不错，但是那是在放电电流较小和放电截止电压很低的情况下。在这种状况下，设备根本就无法启动工作。

3、材料的制备成本与电池的制造成本较高，电池成品率低，一致性差。磷酸铁锂的纳米化和碳包覆尽管提高了材料的电化学性能，但是也带来了其它问题，如能量密度的降低、合成成本的提高、电极加工性能不良以及对环境要求苛刻等问题。尽管磷酸铁锂中的化学元素Li、Fe与P很丰富，成本也较低，但是制备出的磷酸铁锂产品成本并不低，即使去掉前期的研发成本，该材料的工艺成本加上较高的制备电池的成本，会使得最终单位储能电量的成本较高。

4、产品一致性差。目前国内还没有一家磷酸铁锂材料厂能够解决这一问题。从材料制备角度来说，磷酸铁锂的合成反应是一个复杂的多相反应，有固相磷酸盐、铁的氧化物以及锂盐，外加碳的前驱体以及还原性气相。在这一复杂的反应过程中，很难保证反应的一致性。

5、知识产权问题。目前磷酸铁锂的基础专利被美国德州大学所有，而碳包覆专利被加拿大人所申请。这两个基础性专利是无法绕过去的，如果成本中计算上专利使用费的话，那产品成本将会进一步提高。

此外，从研发和生产锂离子电池的经验来看，日本是锂离子电池最早商业化的国家，并且一直占据着高端锂离子电池市场。而美国尽管在一些基础研究上领先，但是到目前为止还没有一家大型锂离子电池生产企业。因此，日本选择改性锰酸锂作为动力型锂离子电池正极材料更有其道理。即使是在美国，利用磷酸铁锂和锰酸锂作为动力型锂离子电池正极材料的厂家也是各占一半，联邦政府也是同时支持这两种体系的研发。鉴于磷酸铁锂存在的上述问题，很难作为动力型锂离子电池的正极材料在新能源汽车等领域获得广泛应用。如果能够解决锰酸锂存在的高温循环与储存性能差的难题，凭借其低成本与高倍率性能的优势，在动力型锂离子电池中的应用将有巨大的潜力。

三元材料动力锂离子电池重要有镍钻铝酸锂离子电池、镍钻锰酸锂离子电池等，高温结构不稳定，导致高温安全性差，且pH值过高易使单体胀气，进而引发故障，现时条件下造价也不低。

三元锂离子电池的优缺点是什么？

三元锂离子电池的优点是：体积更小、能力密度更高、耐低温、循环性能也更好，是新能源乘用车的主流。

三元锂离子电池的缺点是：热稳定性较差，在250-300℃高温就会出现分解，并且三元锂材料的化学反应尤其强烈，一旦释放氧分子，在高温用途下电解液迅速燃烧，随即发生爆燃现象。

三元锂电池寿命是多久？

三元锂电池的理论寿命是完全充放电的1200倍，即完全循环寿命。根据使用频率，每三天充放电一次，一年充放电120次，三元锂电池使用寿命达到10年左右。电池的使用寿命受驾驶员使用习惯、平时保养等多种因素影响，以实际使用情况为准。

三元正极材料的锂离子电池，锂离子电池的正极材料有很多种，重要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。三元材料综合了钴酸锂、镍酸锂和锰酸锂三类材料的优点，具有容量高、成本低、安全性好等优异特性，其在小型锂电中逐步占据一定的市场份额，并在动力锂电领域具有良好的发展前景。