下一代动力电池技术：固态锂离子电池未来发展趋势如何？

2023-04-12 11:03:06 来源：资源循环研究院

530

简介：固态锂离子电池被认为是破解传统锂离子电池能量密度和安全性“魔咒”的下一代动力电池技术，一旦突破产业化障碍，有望颠覆传统锂离子电池产业，可能极大冲击传统电解液和隔膜产业链，进一步对正负极材料及其上下游产业链产生影响。

固态锂离子电池被认为是破解传统锂离子电池能量密度和安全性“魔咒”的下一代动力电池技术，一旦突破产业化障碍，有望颠覆传统锂离子电池产业，可能极大冲击传统电解液和隔膜产业链，进一步对正负极材料及其上下游产业链产生影响。

1、固态锂电池被认为是下一代动力电池技术

随着汽车电动化与能源体系变革的加速推进，全球新能源汽车发展势头迅猛对动力锂离子电池需求将持续增长，据统计分析预计到2030年全球锂离子电池产能将达到7亿太瓦时(TWh)。

固态锂电池的正负极材料与目前锂离子电池大致相同，区别主要在电解质和电解液。电解液作为传统锂离子电池的“血液”，对电池容量、工作温度范围、循环性能及安全性等有重要影响。目前锂离子电池多采用液态有机物和锂盐作为电解液，液体溶剂多数沸点和闪点较低，在较低温度下即会闪燃，一旦漏液或者热失控极容易着火或爆炸，带来“安全焦虑”。同时，液态电解液体系限制了高电压正极材料的使用，进一步限制电池能量密度提升，由此带来“里程焦虑”。

传统锂离子电池&全固态锂离子电池

固态锂电池被认为是破解传统锂离子电池能量密度和安全性“魔咒”的下一代动力电池技术。与传统锂离子电池最大的不同在于，固态锂电池采用固体电解质替代传统电解液体系和隔膜，有望显著提升电池安全性、能量密度和使用寿命，已经成为全球产业链相关企业重点布局方向之一，多个国家将其列为重点发展产业并明确了发展规划和目标。

作为核心组件，固态电解质很大程度上决定了固态锂电池的关键性能指标。可以说，固态锂电池能否产业化与固态电解质能否实现产业化突破息息相关。目前，全固态电池尚有多个技术难点亟须突破，如电解质室温离子电导率低、电解质与电极界面阻抗过高导致电池内阻明显增加、循环性能差，倍率性能变差等问题尚未得到解决。可见，发展半固态电池是现阶段更为现实的方案。

2、关于固态锂电池未来发展趋势的几点判断

固态锂电池被认为是下一代动力电池技术，一旦突破产业化障碍，有望颠覆传统锂离子电池产业，可能会极大冲击传统电解液和隔膜产业链，进一步对正负极材料及其上下游产业链产生影响。

尽管经过数十年的发展，全固态锂电池的一些关键科学问题、部分核心材料和技术依然尚未取得突破，这制约了其规模化量产和应用。中短期来看，半固态和准固态电池是更为现实的发展路径，这为传统锂离子电池部分环节提供了缓冲空间。一旦半固态电池上量装车，若其成本水平与现有锂离子电池体系持平，将对传统动力电池产业造成巨大冲击。

目前看来，国内三种固态电解质技术路线的发展前景均存在一定程度的不确定性。下图为其优缺点对比图。