聚合物固态锂电池在未来5到20年会成为业内量产化应用亮点

固态电池三大技术路线， 欧美企业主要是偏向于氧化物和硫化物体系，日韩主要是聚合物电解质，三大体系的研发厂家在右边。

（来源：微信公众号“起点锂电大数据” ID：weixin-lddsj ）

2019年11月18-20日，第5届中国（宁乡）新能源企业家年度峰会暨固态电池技术论坛上，中南大学、加拿大NRC国立学院教授张永柱作《电动汽车安全固态电池技术路线图》主题演讲。以下为演讲实录：

尊敬的各位来宾大家早上好，我今天要向大家汇报的题目是《电动汽车安全及固态电池技术路线图》。

电动汽车经过十年的发展，取得了长足的进展，但是由于三大瓶颈制约了新能源汽车的发展，三大瓶颈就是安全焦虑、续航焦虑、充电焦虑，怎么样才能解决三大焦虑？将从以下七方面给大家做简单的汇报。

1、安全电动汽车动力电池技术路线图；2、固态锂电池技术原理、固态电池分类。3、固态锂电池核心技术材料、固态电解质；4、固态锂电池产品特征及产业化现状。5、固态锂电池技术路线。6、固态锂电池固态电池优势。7、未来国内外固态锂电池研发概况。8、结论与展望。

我们目前在南京也在建车间，那么怎么样才能实现固态锂电池的量产化，我们将讨论技术路线，从总固态、半固态到全固态，此外也会讨论固态锂电池的应用，就是在汽车和非汽车领域里面产业化应用状况，尤其是全固态锂电池产业化路线，展望国内外的研究状况。

刚才谈到了传统液态锂电池的安全焦虑，主要是因为“811”高能量密度材料使用之后，带来了许多充电和行驶过程中的起火问题，主要是因为热失控所导致的。其次就是续航焦虑和充电焦虑，为了解决这个能量密度和安全问题，我们从液态电解质，慢慢的过渡到混合固态电解质，最后实现全固态电解质的进展。通过这个技术革命，希望解决安全焦虑、续航焦虑、充电焦虑这三大问题。

能量密度的技术路线是目前产业界最关注的问题，就如何在2020年达到300Wh-kg，相应的技术路线从液态锂电池向钠硫技术发展。

正极材料选择，主要是研究室的付教授着力于研究解决“811”体系，通过表面的包覆、参杂等方案。

标准化模块的设计，这里面包括了固态电池，同时加快标准化体系的建设，以及考虑整车一体化的设计系统，包括固态锂电池，同时也要解决充电的焦虑，只有通过这四个方面的系统的考虑，才能够有效的解决电动汽车的安全性、续航里程，以及充电方面的焦虑。

固态锂电池技术原理，传统液态锂电池，右边是固态锂电池，传统的锂电池和固态锂电池的差异，主要是电解质的差异，固态锂电池关键材料包括固态电解质，活性物质，以及导电剂等等。固态锂电池分类主要是分为液态、凝胶态，混合固液电解质，全固态，可以看到从液态到凝胶到混合电解质到全固态，液态含量是从25%逐步降到没有任何液态残留。

固态电池三大技术路线， 欧美企业主要是偏向于氧化物和硫化物体系，日韩主要是聚合物电解质，三大体系的研发厂家在右边。

这三大技术路线在这个表总结了主要的体系以及导电能力和相应的研究方向，主要的核心是电解质材料决定了固态锂电池的各项参数，功率密度、循环密度、循环使用效率。固态电解质主要是解决界面问题，导电性能比较差，导致了全固态电池产业化路程比较遥远，很多工程化的问题有待解决。

聚合物固态锂电池目前已经实现了产业化，在未来5到20年时间范围内，会成为业内主要的量产化应用亮点。

主要通过叠片工艺来实现。氧化物的体系目前主要还是因为导电性能比较差。同样硫化物体系，也是制作环境要求比较苛刻，所以商业化进程细节不多谈了。

技术路线图前面已经回顾了，应用市场主要是在汽车，轨道交通、特种以及储能各方面，在微电子和动力应用方面，能量都可以得到广泛的应用。优势主要是实现了安全和续航里程性能的双提升，这是我们在国外应用的场所，轨道交通和特种以及电动汽车，主要发展的技术是凝胶固态技术，通过叠片工艺，在安全设计方面做了大量工作，这样才能保证系统是安全可靠的。优势也提了，主要是包括如下9个方面，安全性能和能量密度的提升，以及长的循环寿命和高低温性能。

固态电池技术困境，刚才也提到，尤其对氧化物体系和硫化物体系，主要是导电率比较低，所以限制了广泛应用，这样也增加了很多课题，包括降低成本、量产化和工程化等等。

研发状况方面，在全世界主要的一些研发机构，都在继续努力。辉能科技等等，很多企业的专利状况良好。

未来固态电池的发展方向，准固态将会以聚合物符合电解质为主。目前实现了产业化应用，可以取代传统液体电池；中长期看，十年之后可能是全固态，以氧化物、硫化物电解质为主，要解决导电率、成本、工程化应用的问题。能量密度，争取明年实现准固态，2025年实现全固态的应用，能量密度通过高镍正极，实现300Wh/kg以上。2030年通过燃料电池、空气电池实现500Wh/kg。

原标题:中南大学、加拿大NRC国立学院教授张永柱：电动汽车安全固态电池技术路线图