锂离子电池“终结者”再突破，固态电池抢占制高点

据媒体十一月二十七日报道，澳大利亚迪肯大学的研究人员表示，他们已经设法使用常见的工业聚合物来制造固体电解质，有望使锂离子电池的能量密度新增一倍，这种固态锂离子电池在过热时不会爆炸或着火。目前团队已经在纽扣电池中进行了测试，他们将寻找商业伙伴将这些固态电池推向市场。

这项新技术使用了一种弱结合到锂离子的固态聚合物材料，来代替通常用作当前电池单元电解质的挥发性液体溶剂。

据该团队陈芳芳博士在新闻稿中表示：假如行业采用我们的技术，我可以预见道这样一个未来，例如，可以将电池相关设备安全地装在飞机行李中，或者电动汽车不会像现在这样对乘员或急救人员锂离子电池构成火灾危险。

近年来，动力锂电池作为电动汽车的心脏一直备受关注。随着电池技术的快速发展，当前全球多家巨无霸车企关于固态电池都在投入重金竞相研发。固态电池与传统锂离子电池相比具有更高的能量密度，同时拥有更大的功率和更长的使用时间，是下一代锂离子电池发展的大趋势。

随着全球知名公司和研究机构的研公布局，预计2030年全球固态电池需求有望接近500GWh。参考SNEresearch的动力锂电池出货量预测，若固态电池能在2022年实现市场化并逐步提升渗透，到2025年固态电池在动力锂电池中的市场空间大约能达到60亿元左右。

从早期的铅酸电池，到丰田等日企主打的镍氢电池，钜大锂电再到2008年特斯拉roaster使用的锂离子电池，传统液态锂离子电池已统治动力锂电池市场十年。未来，能量与安全需求与传统锂电技术的矛盾将越来越凸显。

再从Fisker宣称开发充电1分钟行驶500公里的固态电池，到宝马已与SolidPower进行合作开发下一代电动汽车用固态电池，再到丰田又宣称将在2025年前实现全固态电池的实用化。作为下一代电池技术的代表，固态电池日益引发市场高度关注，引发全球范围的公司进行提前卡位。

固态电池是采用固态电解质的锂离子电池。固态面对的挑战重要包括降低成本，提高固体电解质的安全性，以及在充电和放电时保持电极和电解质之间的接触。

与传统锂离子电池相比，全固态电池最突出的优点是安全性。固态电池具有不可燃、耐高温、无腐蚀、不挥发的特性，避免了传统锂离子电池中的电解液泄露、电极短路等现象，降低了电池组关于温度的敏感性，根除安全隐患。

相比于传统的锂离子电池来讲，由于固态电解质取代了传统锂离子电池中可能燃爆的有机电解液，这样解决了高能量密度和高安全性能两大难题，在相同能量下用固态电解质取代电解液的电池，更薄且体积更小。

许多问题很难在锂离子电池现有技术的参数范围内得到解决：(1)安全性和可靠性；(2)能量密度；(3)运行环境温度；(4)充电速度。固态电池作为下一代很有前途的技术，很有可能解决这些问题，而且其性能的提高也很明显。

目前全固态电池尚处在研发早期，研发方向重要包括聚合物、氧化物和硫化物三大固态电解质的典型技术开发方向。三大体系各有优势，其中聚合物电解质属于有机电解质，氧化物与硫化物属于无机陶瓷电解质。

其中，聚合物固态锂金属电池的开发重要以Bolloré、宁德时代和东北师大为代表；氧化物锂金属固态电池的开发重要以美国橡树岭国家实验室，QuantumScape，Sakti3以及中科院等为代表；硫化物固态电池的开发重要以丰田、三星、本田以及宁德时代为代表，其中以丰田技术最为领先。

关于全固态锂离子电池来说，当前阶段最大的需求来自于汽车产业，随着新能源汽车的铺开提上日程，各大车企纷纷布局全固态锂离子电池，期待3-5年后开始全固态锂离子电池的商业化生产。除此之外，消费电子、智能家居和航天特种等领域也存在一定的全固态锂离子电池需求。

全固态电池有望成为下一代商业化动力锂电池，募投项目中下一代电池研发方向包括氢燃料电池、锂空气电池和全固态电池，其中全固态电池最有望成为下一代商业化动力锂电池。

目前全球供应商、材料公司、电池公司都在大力推进固态电池的研发。

纵览全球固态电池公司，有初创公司，也不乏国际厂商，公司之间独踞山头信仰不同的电解质体系，未出现技术流动或融合的态势。

欧美公司偏好氧化物与聚合物体系，而日韩公司则更多致力于解决硫化物体系的产业化难题，其中以丰田、三星等巨头为代表。

固态电池领域的第一集团军，日本拥有固态电池专利916件，占比接近一半，领先优势明显；美国和我国分别以398件和362件的专利数位居第二、第三。

在全固态电池专利方面，日本具有明显的优势，丰田拥有固态电池专利252件，数量远超其他车企与电池公司。

丰田汽车2010年，推出硫化物固态电池；2014年，原型固态电池能量密度已达400Wh/k锂离子电池厂家g；2018年，日本投资100亿日元，丰田、本田、日产、松下，京都大学、日本理化学研究所等参与研究，计划2022年掌握全固态电池技术；2019年，与松下合资，为550多万辆电动汽车供电池，丰田51%股份。

固态锂离子电池前20位专利申请人中，日本公司占11家，其中丰田申请量最多，达1709件，是第二位松下的2.2倍。排名前10均为日韩公司，其中日本8家，韩国2家。

日本的丰田汽车、本田研发、日产汽车和雅马哈汽车甚至组织成立LIBTEC，计划共同开发固态电池的基础技术。LIBTEC固态电池的开发目标包括：体积能量密度达600Wh/L，成本达600元/kWh，快速锂离子电池充电时间为10分钟。

丰田汽车和松下的联盟（丰田有近300名工程师参与研发固态电池），该联盟表示将在五年内将固态电池商业化。丰田和NEDO所制定的全固态电池的商业化普及方案，首先使用现有LIB的正负极材料开发全固态电池（第一代电芯）。

之后再使用新的正负极材料以期进一步提高能量密度（下一代电芯），预计2022年丰田汽车生产固态电动汽车的样车，2025年在部分车型中使用固态电池。2030年实现大规模量产应用，能量密度可达500Wh/kg。

随着固态电池技术方面取得新突破，固态电池的落地进程将再进一步。

从海外各家公司实验与中试产品来看，固态电池能量密度优势已开始凸显，明显超过现有锂电水平。

在我国，固态锂电的基础研究起步较早，在六五和七五期间，中科院就将固态锂电和快离子导体列为重点课题，此外，北京大学、我国电子科技集团天津18所等院所也立项进行了固态锂电电解质的研究，并在此领域取得了不错的进展。

当前国内已有上市公司布局固态电池相关业务，关于下一代电池技术研发和产业化应用，已逐渐进入二级市场视野。国内在进行固态锂电开发的公司包括：宁德时代、赣锋锂业、珈伟股份、江苏清陶能源、台湾辉能、中航锂电、比亚迪、万向、威马汽车等。

未来，随着产业投入逐渐加大，产品性能提升的步伐也望加速。

回溯传统锂电成本曲线，14年时单位成本接近3元/Wh，而随着产能迅速扩张，目前成本已降至1.2元Wh/kg左右。

固态电池作为一项颠覆性技术，技术一旦突围成功，行业成长曲线料将获指数级增长，工业化大批量生产将使成本问题迎刃而解，传统锂电的降本逻辑有望得到复制。

展望发展趋势，固态电池阶段发展之路已经明晰。结构上，现阶段电池体系包含部分液态电解质以取长补短。而技术发展过程中将逐渐减少液体的使用，从半固态电池到准固态电池，最终迈向无液体的全固态电池。

应用领域上，有望率先发挥安全与柔性优势，应用于对成本敏感度较小的微电池领域，如RFID、植入式医疗设备、无线传感器等；技术进步后，再逐渐向高端消费电池渗透；随着产品的成熟，最终大规模踏入电动汽车与储能市场，从高端品牌往下渗透，实现下游需求的全面爆发。

锂电产业链是一个可以看至少10年的行业，而新技术的开发与崛起也将不断强化行业的估值与前景。

在行业看好与多方布局之下，固态电池产业有望获得超速发展。固态电池承载着电池安全与能量全面提升的光荣使命，未来有望成为行业的新爆发点与关键性技术保障，政策在逐渐褪去，市场正回归理性，当新能源汽车回归商品属性时，还有技术在前方保驾护航。