固态电池：只是“听上去很美”？

□ 胡立彪

近日，宝马公司和福特公司宣布向美国新创企业Solid Power扩大出资。Solid Power主要研发全固态电池，这次B轮融资获得1.3亿美元。按计划，宝马和福特将在2022年向Solid Power采购试验车的固态电池。

显然，两家老牌传统车企看好固态电池作为电动汽车动力的未来前景。事实上，关于固态电池性能优于传统锂离子电池这一点，业内早就达成共识。经过多年市场推进，锂离子电池的整体性能虽得到极大提升，但其作为电动汽车动力源替代燃油的优势尚未建立起来，其根本原因在于，从原理上和技术上讲，锂离子电池的存储能力已经接近极限，车企及电池企业能做的，只是创造更好的周边条件来弥补缺陷，如加快基础设施建设、强化快充能力等，若不能取得诺贝尔奖级的突破，其“替代”使命将很难完成。而固态电池的出现，则从另一个方向上，让人们看到实现突破的希望。

之所以称“固态电池”，是因为其内部的电解质为固体材料而非传统锂离子电池的液体材料。使用固体材料最显著的一个优势，是安全性大大提升。在液态电解质中，锂离子因迁移速度很快，容易发生短路且易燃易爆，而固态电解质发生副反应的情况极少。同时，固态电池的能量密度更高，循环性能更强。有业内人士预言，一旦技术成熟并在汽车上普及应用，那么纯电动汽车将拥有与满油状态下的燃油车同样甚至更多长的续驶里程，再有固态电池充电快（一般10分钟即可充满电）加持，电动汽车取代燃油车将指日可待。

不过，固态电池的优势目前还多处于理论上及潜在状态，而电动汽车取代燃油车所指之“日”，也还要等到若干年之后。影响固态电池走向现实的最显见障碍，是存在技术难题。目前看，固体电池研发生产在电解质用材选择上，主要有聚合物、氧化物和硫化物3种技术路线，它们均有优缺点。

Solid Power公司走的是硫化物路线，其官网数据显示，采用硫化物电解质的固态电池，具备不可燃的特性，相较于锂离子电池能量密度提升50%；其使用的金属锂阳极是石墨阳极的10倍。但这种电池实现商业化需要迈过一道很难的技术门槛——在生产过程中，硫化物与空气接触后容易受潮，且吸潮后会发生化学反应产生有害气体硫化氢，因此必须在超干燥的环境中生产。丰田汽车也是硫化物路线的支持者，其技术人员制造这种材料，需要在保持绝对干燥的密封手套箱中进行。在实验室里生产难度就很大，完成规模化生产，其难度就更大了。

以美国QuantumScape公司为代表的一些电池企业选择了氧化物路线，其所选择的电解质为锆酸镧锂（LLZO）。据悉，这种材料是目前固态电池电解质体系中对锂金属适配性最好的电解质。用其作电解质的电池不仅能量密度高（可达顶级商用锂电池能量密度的两倍以上），重复充放电次数多，衰减少，而且可以承受5V以上的电压，充电快。但其最大缺点，是包含稀土成分的锆酸镧锂材料难得，这推高了其制造使用成本。

聚合物固态电池的技术要求并不是很高，材料也不难找，但其对环境温度要求苛刻，须保持在80℃以上，严重限制了这种电池的产业化应用。

这么说来，固态电池只是“听上去很美”？当然不是。上述3种技术路线所显示的困难虽有不同，但最终都会转化为同一个问题，即成本。怎样降低成本？实现大规模商业化应用。而凭借规模效应摊薄成本，却是一个循序渐进的过程。业内一般认为，固态电池在原理上与传统锂离子电池有很大不同，这也使得其制造生产不能依赖原有的生产线，需另起炉灶。目前，固态电池尚未形成完整的产业链，还没有条件支持大面积商用。以现在的技术水平来看，实现固态电池搭载于量产车上，还需要5至10年的时间。

有一话说得好：“想种一棵树，最好的时机是10年前，其次是现在。”如果确认了固态电池就是未来电动汽车的发展方向，那么，为了10年后不被潮流抛弃，还是现在就着手干吧。乘联会秘书长崔东树表示，里程焦虑和安全性是动力电池绕不开的话题，未来谁先掌握固态电池的关键技术谁就占据主动。国内主机厂和电池企业应提前布局，避免“踏空”。

《中国质量报》【车国春秋】