固态电池技术仍处“摇篮期”

行业预测最快2030年实现产业化

□四川日报全媒体记者 史晓露

　　近日，天齐锂业对外发布其自主研发的全固态电池核心材料硫化锂新品，天齐锂业创新实验研究院院长刘杨透露，公司年产50吨的硫化锂中试线正在紧锣密鼓建设中，该工艺单位生产成本为行业平均水平的60%，为固态电池的规模化应用提供坚实的材料保障。
　　固态电池被公认为是下一代电池终极形态，今年以来热度飙升，多家锂电企业竞相布局：宁德时代预计2027年全固态电池小批量生产，2030年前后有望大批量应用；9月初，亿纬锂能“龙泉二号”全固态电池已下线；国轩高科的金石全固态电池中试量产良品率达90%；赣锋锂业也实现500Wh/kg级10Ah固态电池产品小批量量产；11月末，广汽集团也表示，公司率先在国内建成首条大容量全固态电池中试产线……

为什么我们需要固态电池？
　　当前，从新能源汽车到低空飞行器、人形机器人，消费者对电池性能的期待越来越高。然而，传统液态锂电池的能量密度已接近极限，续航与安全的双重挑战已经成为产业发展的“天花板”。全固态电池的能量密度是传统锂电池的2倍以上，能让新能源车的续航从500—700公里提至1000公里以上，而且更安全、循环寿命更长、适用温度更广。
　　不过，从目前各大厂商的研发进展来看，固态电池正处于从实验室、小试走向中试交付的关键阶段。有业内人士指出，当前所谓的“量产”大多仍停留在中试阶段，距离真正的商业化落地尚有距离。

为何固态电池产业化进展缓慢？
　　技术瓶颈是主要障碍。在固态电池的竞技场上，目前主要有三条技术路线展开激烈角逐，分别是硫化物、氧化物和聚合物路线。其中，硫化物路线的离子电导率最高，但化学稳定性差、制造成本高；氧化物路线稳定性好、成本相对较低，但加工性能差、电导率低；聚合物路线加工性能优异，但耐氧化性差、电导率低。
　　刘杨认为，在众多技术路线中，硫化物电解质因其优良的物化性能，被视作产业化的最优路径。当然，硫化物固态电池的产业化应用也面临众多瓶颈，首要就是关键原材料硫化锂。
　　早在2018年，天齐锂业就前瞻性立项研发硫化锂。“目前，天齐锂业已经攻克了硫化锂的材料关和量产关。”刘杨透露，这50吨中试线，其实是把技术跑通了，硫化锂产线采用自主工艺设计，设备实现100%国产化，同时可复制性很强。目前，天齐锂业已与数十家产业链伙伴紧密合作，其硫化锂产品已在电动汽车、低空飞行器等高增长领域开展测试应用，正在形成一个从材料到应用的创新闭环。
　　不过，从关键材料突破到固态电池商用，还有漫漫长路，主要面临工艺、成本等一系列挑战。
　　“如果以一个人的成长阶段作为类比，全固态电池还处在‘摇篮期’。”五矿新能源材料（湖南）股份有限公司前沿材料研究中心总监白立雄表示，从长期来看，固态电池在电化学性能、安全、成本等方面全面优于液态电池，但从当前研发实际来看，其优势还较为有限，比如在针刺、撞击等苛刻条件下的安全性能，尚未达到预期目标。
　　技术瓶颈直接推高了成本。业内估算，固态电池成本是传统液态电池的5倍以上。

固态电池何时才能实现产业化？
　　“目前业内的共识是，在2027年可能出现示范性或小规模应用，2030年后将逐步进入市场化阶段。”刘杨表示，从长远来看，随着各种材料不断迭代，每条技术路线都会在成本、性能和安全性的平衡中找到自己的生态位，应用于不同细分领域，未来固态电池产业将呈现百花齐放的格局。