固態(tài)電池已成為全球鋰離子電池行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)之一，歐美日等傳統(tǒng)汽車強(qiáng)國(guó)對(duì)此高度重視，韓國(guó)汽車及鋰離子電池公司近年來(lái)也加強(qiáng)了固態(tài)電池的研發(fā)。“全球共有53家公司在布局研發(fā)固態(tài)電池，其中約9家專注從事硫化物固態(tài)電池。”我國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所研究員崔光磊說(shuō)。

德法：加速推進(jìn)聚合物固態(tài)鋰離子電池

1999年法國(guó)Bolloré公司實(shí)現(xiàn)了聚環(huán)氧乙烷聚合物固態(tài)鋰離子電池的商業(yè)化，2012年實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池的商業(yè)化應(yīng)用。這種固態(tài)電池的特點(diǎn)是容易加工，可以制備大容量電芯，且機(jī)械性較軟，各項(xiàng)性能和目前使用的電解液有相似之處。因此，比較容易利用現(xiàn)有設(shè)備通過(guò)改造實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池的量產(chǎn)。

2015年，德國(guó)博世集團(tuán)收購(gòu)了美國(guó)電池生產(chǎn)商SEEO公司，采用的也是聚環(huán)氧乙烷聚合物固態(tài)電解質(zhì)路線。

不過(guò)，這種固態(tài)電池的缺點(diǎn)也很明顯，離子電導(dǎo)率在所有的固態(tài)電池中最低，電池本身必須加熱到60℃或85℃以上，離子電導(dǎo)率才會(huì)提升，所以裝配這種電池的汽車要經(jīng)常保持在充電和高溫的狀態(tài)。另外，聚合物較為柔軟，鋰枝晶容易穿透固態(tài)電解質(zhì)造成短路。聚合物是有機(jī)物，電化學(xué)穩(wěn)定性也不好，雖與磷酸鐵鋰兼容性較好，但難與三元材料兼容，導(dǎo)致能量密度無(wú)法提升。崔光磊說(shuō)：“聚環(huán)氧乙烷本身存在的電化學(xué)窗口窄和室溫離子電導(dǎo)率低的缺陷，決定了這種固態(tài)鋰離子電池仍然有很長(zhǎng)的路要走。”

另外，德國(guó)三大汽車公司也一直在關(guān)注固態(tài)電池。寶馬公司研發(fā)的固態(tài)電池技術(shù)有望于2026年量產(chǎn)。大眾向美國(guó)電池公司QuantumScape投資，目標(biāo)在2025年前建立固態(tài)電池生產(chǎn)線。德國(guó)政府曾撥款10億歐元支持本國(guó)公司研發(fā)固態(tài)電池。

美日韓：專注硫化物全固態(tài)電池

日本豐田作為現(xiàn)階段硫化物固態(tài)電池龍頭公司，幾乎壟斷了硫化物電解質(zhì)專利，于2010年率先推出了硫化物固態(tài)電池。但在崔光磊看來(lái)：“這僅僅是一種宣傳，并沒(méi)有實(shí)用性的固態(tài)電池面世或產(chǎn)業(yè)化。”

為進(jìn)一步解決大容量無(wú)機(jī)固態(tài)鋰離子電池產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中存在的固/固界面接觸失效等諸多瓶頸問(wèn)題，2017年十月，豐田宣布投入研發(fā)力量進(jìn)一步布局固態(tài)電池研發(fā)。同年十二月，豐田還聯(lián)合松下對(duì)外宣布，將聯(lián)合開(kāi)發(fā)全固態(tài)電池，預(yù)計(jì)2022年實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化。

日本政府對(duì)固態(tài)電池研發(fā)極為重視，日本科技省共投入3個(gè)項(xiàng)目支持固態(tài)電池研發(fā)，低碳新能源項(xiàng)目在2013～2022年每年投入15億日元支持研發(fā)，新能源研發(fā)機(jī)構(gòu)在2016～2022年每年投入30億日元支持研發(fā)；還設(shè)立了2018～2022年solidev項(xiàng)目，在2018年投入18億日元，預(yù)計(jì)2025年、2030年硫化物全固態(tài)電池在日本動(dòng)力鋰離子電池市場(chǎng)的滲透率分別達(dá)到50％、95％。

“日本舉全國(guó)之力推進(jìn)硫化物全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化，已經(jīng)聯(lián)合豐田、本田、松下、日立、三井化學(xué)、NGK等38家公司與機(jī)構(gòu)一起做硫化物全固態(tài)電池，相關(guān)研究非常扎實(shí)。”崔光磊說(shuō)。

在韓國(guó)，三星SDI也專注于硫化物全固態(tài)電池。2020年三月，三星SDI在NatureEnergy上發(fā)表了60℃下1000多次循環(huán)的硫化物全固態(tài)電池，用銀碳復(fù)合的無(wú)鋰負(fù)極材料，這是目前公開(kāi)數(shù)據(jù)中最好的硫化物全固態(tài)電池。

不過(guò)，LG化學(xué)、三星SDI和SKI則聯(lián)手開(kāi)發(fā)基于無(wú)機(jī)固態(tài)電解質(zhì)的固態(tài)電池，并成立了專門(mén)的研發(fā)基金，打造下一代電池產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。現(xiàn)代公司投資材料技術(shù)公司Ionic-Materials來(lái)布局固態(tài)電池，并通過(guò)南陽(yáng)研發(fā)中心旗下的電池研發(fā)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行固態(tài)電池的研發(fā)，目前已達(dá)到一定的技術(shù)水平，預(yù)計(jì)2025年可實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池量產(chǎn)。

美國(guó)也把重點(diǎn)放在了硫化物固態(tài)電池研發(fā)上，設(shè)立了battery500項(xiàng)目給予支持，包括硫化物先進(jìn)設(shè)計(jì)、電芯設(shè)計(jì)等。在美國(guó)，重要是初創(chuàng)公司進(jìn)行固態(tài)電池研發(fā)，比較著名的公司有Cymbet、QuantumScape、SolidPower、Polyplus、24M、Sakti3等公司。