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最近美國一家名為QuantumScape的公司放出了“重磅炸彈”：計(jì)劃在2023年開始試生產(chǎn)部分固態(tài)電池，預(yù)計(jì)2025年實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。

據(jù)悉，QuantumScape公司研發(fā)的固態(tài)電池能夠把續(xù)航做到接近2000公里，且15分鐘就能充滿80%的電量，并能夠持續(xù)行駛100萬公里以上。

QuantumScape公司由斯坦福大學(xué)科學(xué)家Jagdeep Singh、Fritz Prinz和Tim Holme三人創(chuàng)立，擁有超過200項(xiàng)固態(tài)電池專利技術(shù)。公司得到了比爾·蓋茨、大眾集團(tuán)、德國馬牌集團(tuán)和上汽集團(tuán)的投資支持，目前市值近200億美元，是固態(tài)電池技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域的佼佼者。

那么這款重磅炸彈，克服了哪些固態(tài)電池的技術(shù)壁壘？

固態(tài)電解質(zhì)是核心關(guān)鍵

從行業(yè)趨勢的角度看，固態(tài)電池確實(shí)被認(rèn)為是電動(dòng)汽車行業(yè)的未來發(fā)展方向之一，具有很大的潛力。固態(tài)電池在安全性、充電速度和能量密度方面相對于傳統(tǒng)鋰離子電池有顯著優(yōu)勢。

液態(tài)/半固態(tài)/固態(tài)鋰電池性能對照表 例如，在安全性方面，三大固態(tài)電解質(zhì)的熱失控初始溫度均超過液態(tài)電解質(zhì)（120℃）；氧化物固態(tài)電解質(zhì)安全性最高，其熱失控初始溫度均超600℃，最高可達(dá)1800℃，可以從本征上解決鋰電池高溫起火的安全問題，這一特性使得固態(tài)電池同樣適用于儲(chǔ)能領(lǐng)域。

但是，固態(tài)電池技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用仍面臨諸多挑戰(zhàn)，如生產(chǎn)成本、規(guī)模化生產(chǎn)以及與現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的兼容性等。

其中，固態(tài)電解質(zhì)作為兩代電池技術(shù)間的最大區(qū)別，其技術(shù)突破難度最大。固態(tài)電解質(zhì)存在三大關(guān)鍵技術(shù)難題：

1）快充快放性能不高，這是因?yàn)槟壳肮虘B(tài)電解質(zhì)無法滿足室溫高導(dǎo)電率；

2）而固固界面容易導(dǎo)致接觸不良，多次充放電循環(huán)后機(jī)械應(yīng)力易導(dǎo)致接觸失效；

3）電解質(zhì)與電極間的化學(xué)、電化學(xué)相容性與其他性能難以均衡，尤其是在鋰金屬負(fù)極應(yīng)用時(shí)。

固態(tài)電解質(zhì)路線主要有聚合物、氧化物、硫化物，目前氧化物、硫化物發(fā)展較快，導(dǎo)電率上限最高。2020年，三星曾公布其最新的硫化物全固態(tài)電池，該電池采用NCM811高鎳正極 + 硫化物固態(tài)電解質(zhì) + 銀-碳復(fù)合負(fù)極的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了5.8Ah的小容量電芯，該產(chǎn)品能量密度超過400Wh/kg、900Wh/L，循環(huán)能力1000周+。

其他全固態(tài)電池現(xiàn)存問題總結(jié)：

1）無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)及原料尚未量產(chǎn)形成供應(yīng)鏈，應(yīng)用技術(shù)不成熱；

2）全固態(tài)電池界面電阻較高，低溫性能差；

3）目前電芯設(shè)計(jì)解決不了循環(huán)過程體積變化的影響，測試需要較高外部壓力；

4）全固態(tài)電池的BMS與系統(tǒng)集成方案不成熟；

5）全固態(tài)電池全壽命周期安全性測試和評價(jià)還不完備;

6）標(biāo)準(zhǔn)體系尚未建立。

延伸閱讀：固態(tài)/半固態(tài)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展

有專業(yè)機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)，全球固態(tài)電池出貨量在2030年將突破250GWh，產(chǎn)值將超過1500億元。賽道足夠誘人，因此也吸引著各方的關(guān)注和追捧。

行業(yè)先行者豐田在2008年開始研究固態(tài)電池以來，已有多家電池企業(yè)/創(chuàng)業(yè)公司不同程度地進(jìn)行了固態(tài)電池領(lǐng)域信息發(fā)布。

日產(chǎn)汽車目前已經(jīng)成功研制出全固態(tài)電池，2025年將開始試生產(chǎn)，并于2028年推出以固態(tài)電池為驅(qū)動(dòng)的新能源產(chǎn)品。

寶馬也曾官宣“2025年推出第一臺(tái)全固態(tài)電池原型車”。

反觀國內(nèi)，固態(tài)電池也成為了企業(yè)跨界的熱門賽道。

2023年1月，塑料玩具企業(yè)高樂股份宣布于義烏投資建設(shè)2GWh納米固態(tài)電池項(xiàng)目，投資總額約為20億元。

2022年底，字節(jié)跳動(dòng)與中科院物理所吳凡團(tuán)隊(duì)合作，提出一種新型全固態(tài)電池構(gòu)型，首次實(shí)現(xiàn)了能夠承受極低探測溫度（-60℃）的全固電池。 

原標(biāo)題：新型固態(tài)電池發(fā)布！附技術(shù)壁壘詳解！