固態(tài)電池三大技術(shù)路線， 歐美企業(yè)主要是偏向于氧化物和硫化物體系，日韓主要是聚合物電解質(zhì)，三大體系的研發(fā)廠家在右邊。

（來(lái)源：微信公眾號(hào)“起點(diǎn)鋰電大數(shù)據(jù)” ID：weixin-lddsj ）

2019年11月18-20日，第5屆中國(guó)（寧鄉(xiāng)）新能源企業(yè)家年度峰會(huì)暨固態(tài)電池技術(shù)論壇上，中南大學(xué)、加拿大NRC國(guó)立學(xué)院教授張永柱作《電動(dòng)汽車(chē)安全固態(tài)電池技術(shù)路線圖》主題演講。以下為演講實(shí)錄：

尊敬的各位來(lái)賓大家早上好，我今天要向大家匯報(bào)的題目是《電動(dòng)汽車(chē)安全及固態(tài)電池技術(shù)路線圖》。

電動(dòng)汽車(chē)經(jīng)過(guò)十年的發(fā)展，取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，但是由于三大瓶頸制約了新能源汽車(chē)的發(fā)展，三大瓶頸就是安全焦慮、續(xù)航焦慮、充電焦慮，怎么樣才能解決三大焦慮？將從以下七方面給大家做簡(jiǎn)單的匯報(bào)。

1、安全電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池技術(shù)路線圖；2、固態(tài)鋰電池技術(shù)原理、固態(tài)電池分類。3、固態(tài)鋰電池核心技術(shù)材料、固態(tài)電解質(zhì)；4、固態(tài)鋰電池產(chǎn)品特征及產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀。5、固態(tài)鋰電池技術(shù)路線。6、固態(tài)鋰電池固態(tài)電池優(yōu)勢(shì)。7、未來(lái)國(guó)內(nèi)外固態(tài)鋰電池研發(fā)概況。8、結(jié)論與展望。

我們目前在南京也在建車(chē)間，那么怎么樣才能實(shí)現(xiàn)固態(tài)鋰電池的量產(chǎn)化，我們將討論技術(shù)路線，從總固態(tài)、半固態(tài)到全固態(tài)，此外也會(huì)討論固態(tài)鋰電池的應(yīng)用，就是在汽車(chē)和非汽車(chē)領(lǐng)域里面產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用狀況，尤其是全固態(tài)鋰電池產(chǎn)業(yè)化路線，展望國(guó)內(nèi)外的研究狀況。

剛才談到了傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池的安全焦慮，主要是因?yàn)椤?11”高能量密度材料使用之后，帶來(lái)了許多充電和行駛過(guò)程中的起火問(wèn)題，主要是因?yàn)闊崾Э厮鶎?dǎo)致的。其次就是續(xù)航焦慮和充電焦慮，為了解決這個(gè)能量密度和安全問(wèn)題，我們從液態(tài)電解質(zhì)，慢慢的過(guò)渡到混合固態(tài)電解質(zhì)，最后實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電解質(zhì)的進(jìn)展。通過(guò)這個(gè)技術(shù)革命，希望解決安全焦慮、續(xù)航焦慮、充電焦慮這三大問(wèn)題。

能量密度的技術(shù)路線是目前產(chǎn)業(yè)界最關(guān)注的問(wèn)題，就如何在2020年達(dá)到300Wh-kg，相應(yīng)的技術(shù)路線從液態(tài)鋰電池向鈉硫技術(shù)發(fā)展。

正極材料選擇，主要是研究室的付教授著力于研究解決“811”體系，通過(guò)表面的包覆、參雜等方案。

標(biāo)準(zhǔn)化模塊的設(shè)計(jì)，這里面包括了固態(tài)電池，同時(shí)加快標(biāo)準(zhǔn)化體系的建設(shè)，以及考慮整車(chē)一體化的設(shè)計(jì)系統(tǒng)，包括固態(tài)鋰電池，同時(shí)也要解決充電的焦慮，只有通過(guò)這四個(gè)方面的系統(tǒng)的考慮，才能夠有效的解決電動(dòng)汽車(chē)的安全性、續(xù)航里程，以及充電方面的焦慮。

固態(tài)鋰電池技術(shù)原理，傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池，右邊是固態(tài)鋰電池，傳統(tǒng)的鋰電池和固態(tài)鋰電池的差異，主要是電解質(zhì)的差異，固態(tài)鋰電池關(guān)鍵材料包括固態(tài)電解質(zhì)，活性物質(zhì)，以及導(dǎo)電劑等等。固態(tài)鋰電池分類主要是分為液態(tài)、凝膠態(tài)，混合固液電解質(zhì)，全固態(tài)，可以看到從液態(tài)到凝膠到混合電解質(zhì)到全固態(tài)，液態(tài)含量是從25%逐步降到?jīng)]有任何液態(tài)殘留。

固態(tài)電池三大技術(shù)路線， 歐美企業(yè)主要是偏向于氧化物和硫化物體系，日韓主要是聚合物電解質(zhì)，三大體系的研發(fā)廠家在右邊。

這三大技術(shù)路線在這個(gè)表總結(jié)了主要的體系以及導(dǎo)電能力和相應(yīng)的研究方向，主要的核心是電解質(zhì)材料決定了固態(tài)鋰電池的各項(xiàng)參數(shù)，功率密度、循環(huán)密度、循環(huán)使用效率。固態(tài)電解質(zhì)主要是解決界面問(wèn)題，導(dǎo)電性能比較差，導(dǎo)致了全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化路程比較遙遠(yuǎn)，很多工程化的問(wèn)題有待解決。

聚合物固態(tài)鋰電池目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，在未來(lái)5到20年時(shí)間范圍內(nèi)，會(huì)成為業(yè)內(nèi)主要的量產(chǎn)化應(yīng)用亮點(diǎn)。

主要通過(guò)疊片工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)。氧化物的體系目前主要還是因?yàn)閷?dǎo)電性能比較差。同樣硫化物體系，也是制作環(huán)境要求比較苛刻，所以商業(yè)化進(jìn)程細(xì)節(jié)不多談了。

技術(shù)路線圖前面已經(jīng)回顧了，應(yīng)用市場(chǎng)主要是在汽車(chē)，軌道交通、特種以及儲(chǔ)能各方面，在微電子和動(dòng)力應(yīng)用方面，能量都可以得到廣泛的應(yīng)用。優(yōu)勢(shì)主要是實(shí)現(xiàn)了安全和續(xù)航里程性能的雙提升，這是我們?cè)趪?guó)外應(yīng)用的場(chǎng)所，軌道交通和特種以及電動(dòng)汽車(chē)，主要發(fā)展的技術(shù)是凝膠固態(tài)技術(shù)，通過(guò)疊片工藝，在安全設(shè)計(jì)方面做了大量工作，這樣才能保證系統(tǒng)是安全可靠的。優(yōu)勢(shì)也提了，主要是包括如下9個(gè)方面，安全性能和能量密度的提升，以及長(zhǎng)的循環(huán)壽命和高低溫性能。

固態(tài)電池技術(shù)困境，剛才也提到，尤其對(duì)氧化物體系和硫化物體系，主要是導(dǎo)電率比較低，所以限制了廣泛應(yīng)用，這樣也增加了很多課題，包括降低成本、量產(chǎn)化和工程化等等。

研發(fā)狀況方面，在全世界主要的一些研發(fā)機(jī)構(gòu)，都在繼續(xù)努力。輝能科技等等，很多企業(yè)的專利狀況良好。

未來(lái)固態(tài)電池的發(fā)展方向，準(zhǔn)固態(tài)將會(huì)以聚合物符合電解質(zhì)為主。目前實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，可以取代傳統(tǒng)液體電池；中長(zhǎng)期看，十年之后可能是全固態(tài)，以氧化物、硫化物電解質(zhì)為主，要解決導(dǎo)電率、成本、工程化應(yīng)用的問(wèn)題。能量密度，爭(zhēng)取明年實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)固態(tài)，2025年實(shí)現(xiàn)全固態(tài)的應(yīng)用，能量密度通過(guò)高鎳正極，實(shí)現(xiàn)300Wh/kg以上。2030年通過(guò)燃料電池、空氣電池實(shí)現(xiàn)500Wh/kg。

原標(biāo)題:中南大學(xué)、加拿大NRC國(guó)立學(xué)院教授張永柱：電動(dòng)汽車(chē)安全固態(tài)電池技術(shù)路線圖