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固態(tài)電池，距離我們還有多遠(yuǎn)？環(huán)球微速訊

2023-06-11 21:39:59 來源：川觀新聞

川觀新聞記者吳憂

“實(shí)現(xiàn)規(guī)模化量產(chǎn)和應(yīng)用，窗口應(yīng)該在2025年到2030年期間。”6月10日，在2023世界動力電池大會主題論壇——新一代動力電池與前瞻技術(shù)上，中國工程院外籍院士、固態(tài)電池領(lǐng)域頂尖科學(xué)家孫學(xué)良說，未來10年，將是全固態(tài)電池研發(fā)的關(guān)鍵機(jī)遇期，而要取得科學(xué)突破并走向量產(chǎn)，仍有許多難題待解。

【資料圖】

固態(tài)電池，是大會期間的熱門話題。由于可以突破現(xiàn)有液態(tài)鋰電池的能量密度瓶頸，并克服其安全隱患，固態(tài)電池是新一代動力電池的重要發(fā)展方向，全球各國相繼提出固態(tài)電池重大科技計劃以及規(guī)模化生產(chǎn)時間線，競爭趨向白熱化。目前進(jìn)展如何，距離還有多遠(yuǎn)？與會專家對此進(jìn)行了深入探討。

2023世界動力電池大會上，孫學(xué)良介紹全固態(tài)電池的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。（主辦方供圖）

形勢

非常期待，研發(fā)投入越來越大

由小鵬匯天自主研發(fā)的飛行汽車“旅航者X2”，是本次大會上最吸睛的展品之一。“能在1000米以下自由飛行，速度最快可達(dá)130千米/小時。”工作人員介紹說，遺憾的是，目前的續(xù)航時間還比較短，只有25分鐘。

6月9日，觀眾參觀小鵬匯天自主研發(fā)的飛行汽車。蘭鋒攝（C視覺）

在接下來的論壇中，小鵬匯天動力總成中心總經(jīng)理侯聰就談到了這份遺憾。“我們非常期待固態(tài)電池。”侯聰說，固態(tài)電池最顯著的特點(diǎn)就是超高能量密度與超高安全性能，“對汽車來說是錦上添花，對我們飛行汽車來說是雪中送炭。”

業(yè)界估計，液態(tài)鋰電池的能量密度上限為350瓦時/千克左右，能夠讓新能源汽車的續(xù)航達(dá)到1000公里左右。“要讓新能源汽車跑得更遠(yuǎn)、更安全，未來還要上天入海，服務(wù)飛行汽車、電動船舶等，都需要動力電池能量密度更大。”寧德時代首席科學(xué)家吳凱說，過去10年，液態(tài)鋰電池的能量密度提升了2—3倍，目前已接近理論上限，寧德時代近期推出凝聚態(tài)電池，單體能量密度高達(dá)500瓦時/千克，往前邁了一步。不過，全固態(tài)電池是寧德時代的目標(biāo)，目前這方面也有重點(diǎn)投入布局。

最大的動力電池企業(yè)如此，其他的研究團(tuán)隊(duì)更是瞄準(zhǔn)這一方向加大研發(fā)和投入。孫學(xué)良介紹，隨著應(yīng)用端對動力電池能量密度、安全性的期待值越來越高，固態(tài)電池被視為具有顛覆性的下一代動力電池，已經(jīng)吸引全球數(shù)十個頂級研究團(tuán)隊(duì)，研究投入越來越大。

“最近這些年，中國在準(zhǔn)固態(tài)、半固態(tài)電池研究上，世界領(lǐng)先。”孫學(xué)良說，總的來看，中國堅持應(yīng)用導(dǎo)向，在固態(tài)電池技術(shù)上走了一條循序漸進(jìn)的路線，將從準(zhǔn)固態(tài)、半固態(tài)逐步邁向全固態(tài)，而國外團(tuán)隊(duì)大多直接瞄準(zhǔn)全固態(tài)電池，技術(shù)積累較為豐厚，“最近這些年，在全固態(tài)電池領(lǐng)域，中國也逐漸靠近了發(fā)達(dá)國家，具有非常好的發(fā)展機(jī)遇。”

征途

亟待攻關(guān)，產(chǎn)學(xué)研合作才能率先突破

“還有很大的挑戰(zhàn)性。”孫學(xué)良說，全固態(tài)電池正極、電解質(zhì)、負(fù)極的化學(xué)組成和物理、化學(xué)、力學(xué)性質(zhì)還需改進(jìn)，材料間兼容性、界面穩(wěn)定性仍需提升，電池整體的安全管理策略及工程化制備技術(shù)尚不成熟，這些都是還需突破的難關(guān)。

盡管困難很多，但回國參會的經(jīng)歷讓孫學(xué)良增添了信心。“中國非常多的人在做全固態(tài)電池。”孫學(xué)良說，這些人不僅來自專業(yè)研究機(jī)構(gòu)，還有高校、企業(yè)，從研發(fā)到工程化有非常好的潛力，著眼下一步，要充分發(fā)揮這樣的優(yōu)勢，“極大地加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作，力爭在中國率先實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池的突破。”

對于這樣的觀點(diǎn)，上汽通用五菱汽車股份有限公司智能平臺首席技術(shù)官邵杰表達(dá)了支持。“我們可以提供更貼近用戶的使用場景，把大家的樣品放到系統(tǒng)、整車中去驗(yàn)證。”邵杰說，公司已在廣西啟動針對固態(tài)電池的研發(fā)項(xiàng)目，將向全社會開放研發(fā)資源，共同探索全固態(tài)電池量產(chǎn)解決方案，推動更早實(shí)現(xiàn)推廣應(yīng)用。

“在我們中國，開發(fā)固態(tài)電池的機(jī)構(gòu)、大學(xué)、企業(yè)可以說遍布全國，大家有不同的技術(shù)路線。”亞太材料科學(xué)院院士、中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所研究員溫兆銀說，到底哪一個路線能夠走到最后，大家現(xiàn)在都沒有一個明確的答案，但各種路線朝著一個目標(biāo)發(fā)起沖鋒，對科技攻關(guān)是非常有利的。

溫兆銀認(rèn)為，在多條技術(shù)路線并行的同時，應(yīng)通過制定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行引導(dǎo)，形成合力，走得更快速、更健康。

孫學(xué)良也提醒，在推進(jìn)各項(xiàng)研究的同時，要更加重視專利布局，讓更多的創(chuàng)新成果固化下來，成為將來參與固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)全球競爭的堅實(shí)基礎(chǔ)。

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