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固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化悄然臨近。在2月27日~3月1日在日本東京舉行的國際二次電池展上，日立造船對外展示了基于硫化物系材料作為固態(tài)電解質(zhì)的全固態(tài)鋰電池“AS-LiB”。
日立造船稱，目前該產(chǎn)品已經(jīng)提供樣品，計劃在2019財年開始批量生產(chǎn)。它可能是世界上第一個使用硫化物基固體電解質(zhì)的全固態(tài)電池批量生產(chǎn)的產(chǎn)品。
由HitachiZosen開發(fā)的基于硫化物的全固態(tài)電池“AS-LiB”
高工鋰電技術(shù)與應(yīng)用獲悉，日立造船所展示的AS-LiB的電池尺寸為52mm×65.5mm×2.7mm，重量為25g。額定電流容量為140mAh(在25°C時恒流放電，0.014A)，放電期間的平均輸出電壓為3.65V，放電期間的工作溫度范圍為-40至120°C。
據(jù)悉，日立造船使用硫化物類的電解質(zhì)，并以粉末狀態(tài)加壓成型的獨家“干式制法”制作電池，且于2017年與宇宙航空開發(fā)機(jī)構(gòu)(JAXA)展開共同研究。預(yù)計在2019年達(dá)到航天領(lǐng)域用途的全固態(tài)鋰電池產(chǎn)業(yè)化。
之所以先在航天領(lǐng)域應(yīng)用，日立造船稱，由于特殊領(lǐng)域用途與汽車領(lǐng)域相比價格空間較大，無須將價格壓縮到極限，因此可望早期達(dá)到實用化。日立造船也表示將以因為氣溫或壓力的特殊環(huán)境條件，而僅能使用全固態(tài)電池的場所為導(dǎo)入目標(biāo)。
此外，日立造船也計劃在2025年后投入汽車用途市場。但對此，業(yè)內(nèi)擔(dān)心兩點，一是成本價格控制，二是在投資額度上。
由于日立造船的主力事業(yè)為垃圾焚化發(fā)電廠的設(shè)立與營運，大多屬客制化服務(wù)，因此未能具備量產(chǎn)相關(guān)技術(shù)。且實際量產(chǎn)的話，投資額也將會是以百億為單位，要單打獨斗存在較大難度，因此，日立造船計劃將與其他企業(yè)合作或共同開發(fā)。
事實上，作為下一代動力電池的重要方向，固態(tài)電池已經(jīng)被全球主流車企、電池企業(yè)及產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)列為攻堅目標(biāo)，并且，自2018年以來，已有多家國內(nèi)外企業(yè)對外宣布了量產(chǎn)時間表。
在技術(shù)路線上，固態(tài)電池的發(fā)展主要遵循兩條路線，一是聚合物路線，二是全無機(jī)陶瓷路線，全無機(jī)陶瓷路線又可以分成氧化物和硫化物兩個方向。從實際的技術(shù)路線研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程來看：
聚焦于聚合物路線的代表企業(yè)是Bolloré，其也是全球首個固態(tài)電池電動車商業(yè)化的公司。
早在2011年10月，Bolloré就開始利用自主開發(fā)的電動汽車“Bluecar”和電動巴士“Bluebus”在法國巴黎及其郊外提供汽車共享服務(wù)“Autolib”，幾年來已累計投入了3000輛搭載30kWh的由BatScap制造的固態(tài)電池。
氧化物固態(tài)電池的代表企業(yè)是美國Sakti3，2008年，密歇根大學(xué)工程學(xué)教授瑪麗?塞思特里創(chuàng)辦了Sakti3，塞思特里致力于電池技術(shù)的研究已有20年，并且擁有70余項專利。
2015年10月，Sakti3被真空吸塵器創(chuàng)新者戴森以9000萬美金的價格全資收購，以解決應(yīng)用在其產(chǎn)品中的可充電鋰離子電池續(xù)航時間不夠長、安全性有限的問題。
業(yè)內(nèi)認(rèn)為，Sakti3目前存在的最大問題是其采用薄膜沉淀工藝的制造技術(shù)，簡而言之就是將薄膜進(jìn)行一層層的堆積。這就造成其成本居高不下，且在未來降低成本的可能性也不算太大。
硫化物固態(tài)電池的代表企業(yè)是豐田、三星、本田。2010年，豐田就推出了硫化物固態(tài)電池，2014年有消息稱，豐田實驗原型固態(tài)電池能量密度已達(dá)400Wh/kg。2017年10月，豐田宣布投入200余人加速研發(fā)固態(tài)電池技術(shù)。同年12月，豐田聯(lián)合松下對外宣布，將聯(lián)合開發(fā)全固態(tài)電池。按照規(guī)劃，豐田將于2020年全面實現(xiàn)全固態(tài)電池商業(yè)化。
在國內(nèi)，固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化也在大步快跑。CATL以硫化物電解質(zhì)為主要研發(fā)方向，清陶能源以氧化物為主要方向，其在研發(fā)高固含量的全陶瓷隔膜和無機(jī)固體電解質(zhì)，此外臺灣輝能也以氧化物為重點，值得一提的是，其也是首家宣布可以實現(xiàn)車用固態(tài)電池的量產(chǎn)的企業(yè)。
自2013年起，輝能科技陸續(xù)推出3款固態(tài)鋰電池產(chǎn)品FLCB、PLCB和BLCB，并依次實現(xiàn)商業(yè)化量產(chǎn)。2017年，公司發(fā)展出創(chuàng)新的新科技BiPolar+，全球唯一可實現(xiàn)單一電芯中同時進(jìn)行串并聯(lián)，同時在2017年三季度公司成功導(dǎo)入自主研發(fā)的全線自動化卷式生產(chǎn)工藝，解決了固態(tài)鋰電池的良率低、成本高等量產(chǎn)難題。
在2018高工鋰電&電動車年會上，輝能科技創(chuàng)始人與執(zhí)行長楊思枏介紹，輝能科技自2016年開始發(fā)送樣品至全球各大車廠，按照他的預(yù)計，輝能固態(tài)電池會在2021~2022年裝車。
整體上看，固態(tài)鋰電池作為替代傳統(tǒng)鋰電的未來電池技術(shù)方向之一，吸引了眾多國內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)進(jìn)行研發(fā)，但是在固體電解質(zhì)材料、界面性能優(yōu)化、電極材料選擇以及成本、工藝上還有相當(dāng)長的路要走，不論是生產(chǎn)工藝制程、或是生產(chǎn)線的周遭環(huán)境都需要大量的資本投入和嚴(yán)格參數(shù)控制，對后進(jìn)的初創(chuàng)公司而言，要從實驗室走到量產(chǎn)線的路很長很遠(yuǎn)很昂貴。
當(dāng)然，面對其巨大的商業(yè)價值空間，一定還會有更多類似寶馬一樣的優(yōu)秀汽車制造商以及電池企業(yè)投入其中，相信隨著研發(fā)技術(shù)的推動和深入，固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化步伐將逐步加快。
