固態(tài)鋰電池即電解質(zhì)采用固體材料的二次電池，核心材料主要有正極、負(fù)極、固體電解質(zhì)、集流體、極柱等材料。固態(tài)電池根據(jù)電解質(zhì)的形態(tài)可以分為兩種類型，一種是全固態(tài)電池，即完全采用固體電解質(zhì)而不使用任何液體，所有的材料都以固體形式存在；另一種是固液混合電解質(zhì)電池，電池中同時含有固體電解質(zhì)與增塑劑。

全球產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

2019年1月30日，株式會社富士經(jīng)濟(jì)發(fā)布了《二次鋰離子電池全球市場實態(tài)調(diào)查》報告。在未來幾年中，鋰電池的市場份額仍將持續(xù)攀升，且主要應(yīng)用于純電動汽車領(lǐng)域。固態(tài)電池作為下一代電池技術(shù)，未來的市場前景將非常明朗。因此，在固態(tài)電池尚未進(jìn)入大規(guī)模量產(chǎn)的階段，日本、韓國、美國等多個國家和全球知名企業(yè)紛紛布局，大力發(fā)展固態(tài)電池技術(shù)。

微信公眾號：前沿材料

目前，在產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中，已呈現(xiàn)出多方角逐的局面。以豐田為龍頭的日本企業(yè)依靠國內(nèi)政策的有力扶植和自身強(qiáng)大的研發(fā)實力走在了世界前列，日本針對全固態(tài)電池的研發(fā)主線，已經(jīng)從最初的探索高性能的電解質(zhì)材料，逐步轉(zhuǎn)移到解決諸如電芯的試制、制造工藝的開發(fā)、充放電循環(huán)壽命等課題之上。研究重點(diǎn)已經(jīng)進(jìn)入了根據(jù)不同的應(yīng)用，嘗試正極材料和負(fù)極材料的適當(dāng)組合，以及嘗試實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)的制造工藝開發(fā)的階段；美國則擁有一大批高校衍生的初創(chuàng)企業(yè)，如QuantumScape、SEEO、SolidPower、SolidEnergySystems、IonicMaterials等，這些初創(chuàng)公司以其在固態(tài)電池技術(shù)方面的先進(jìn)性，確保美國進(jìn)入全球固態(tài)電池研究水平的第二梯隊；韓國三大電池生產(chǎn)商三星SDI、LG化學(xué)、SK創(chuàng)新則選擇聯(lián)合開發(fā)。

目前，我國固態(tài)電池的發(fā)展正處于產(chǎn)業(yè)化的前期，有部分企業(yè)雖然具有相關(guān)產(chǎn)品的量產(chǎn)水平，但技術(shù)仍不夠成熟，應(yīng)用領(lǐng)域也較為狹窄，距離固態(tài)電池真正意義上的產(chǎn)業(yè)化還有一段路要走。國內(nèi)正在進(jìn)行固態(tài)鋰電專利布局的企業(yè)包括江蘇清陶能源、比亞迪、桑頓新能源、贛鋒鋰業(yè)、北京衛(wèi)藍(lán)、國軒高科、寧德時代等。此外，如珈偉股份、萬向、鵬輝能源、橫店東磁等也都宣布涉足固態(tài)電池領(lǐng)域，但大部分企業(yè)仍處于規(guī)劃布局階段。

學(xué)術(shù)研究

對于大容量、高能量密度、高安全性全固態(tài)鋰電池的研究，國內(nèi)外近些年都在不斷加大投入，取得了一定的進(jìn)展，電池性能也大幅提高。2018年11月21日，馬里蘭大學(xué)研究人員通過在石榴石型固體電解質(zhì)上部分地合成Li-Mg合金負(fù)極構(gòu)建了一種電子/離子雙導(dǎo)電固體框架作為Li負(fù)極的有效主體，提升了固體Li負(fù)極的容量、電流密度及循環(huán)壽命。并在石榴石型全固態(tài)鋰電池中獲得了750mAh/cm2的創(chuàng)紀(jì)錄高累積容量。2018年12月4日，美國橡樹嶺國家實驗室報道其研究人員通過對鋰離子電池內(nèi)部工作原理的研究，開發(fā)了一種高靈敏度的技術(shù)來表征和測量電解質(zhì)和電極界面。

我國在該領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研究也在不斷探索中，清華大學(xué)、北京科技大學(xué)等高校及中科院下屬科研院均將固態(tài)電池作為研發(fā)重點(diǎn)并努力突破。中國科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所提出了一種基于石榴石（Li7La3Zr2O12）的混合固體電解質(zhì)（HSE）膜，專用于高性能固態(tài)鋰電池。北京科技大學(xué)材料基因工程高精尖創(chuàng)新中心、清華大學(xué)與美國德州大學(xué)奧斯汀分校合作研發(fā)兩種具有較高電導(dǎo)率、較強(qiáng)柔韌性、高放電容量和優(yōu)異循環(huán)性能的復(fù)合固體電解質(zhì)。中科院寧波材料技術(shù)與工程研究所開發(fā)了一系列高性能固態(tài)電解質(zhì)材料、基于原位固態(tài)化的混合固液電解質(zhì)電芯以及全固態(tài)鋰電池單體，為推動下一代動力電池技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。

為進(jìn)一步促進(jìn)我國固態(tài)電池的全面發(fā)展，應(yīng)從原材料方面、技術(shù)路線方面、專利布局方面、產(chǎn)業(yè)配套方面與設(shè)計開發(fā)方面入手，各方面協(xié)同發(fā)展，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，打造高質(zhì)量產(chǎn)業(yè)鏈。