钜大LARGE | 点击量：1052次 | 2021年12月13日
三星开发出能量密度900Wh/L的全固态电池 体积仅一半大小
科学家、大企业长期致力于寻求电池技术突破，在最新一期的刊物NatureEnergy中，三星高等研究院和三星日本研究所联合发表了固态电池最新进展。这种高性能且长效的全固态电池，相较于锂离子电池，有着更高的能量密度，从而为更大的容量带来可能性，且更安全。
据悉，银碳化合层厚度仅5微米，却将电池能量密度提至900Wh/L。原型电池的体积比同样容量传统锂离子电池缩小50%。
此前全固态电池普遍使用锂金属做阳极，然而时间长了容易引发树枝分叉效应，影响寿命和安全性。此次，三星研究人员探索出了银碳（Ag-C）纳米化合阳极层，同样实现了更大的容量、循环寿命以及安全性。
三星对全固态电池的预期是率先用于电动汽车领域，原型产品单次充电可达到800公里续航，循环次数高达1000次。
近年来，动力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对于固态电池都在投入重金竞相研发。固态电池与传统锂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，是下一代锂电池发展的大趋势。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
随着全球知名企业和研究机构的研发布局，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，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，引发全球范围的企业进行提前卡位。
全固态电池使用固体电极和固体电解质体系。由于改善了液体电解质可能引起起火的缺点，一度被认为是次世代电池的解决方案。相比于传统的锂电池来讲，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。
与传统锂电池相比，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，降低了电池组对于温度的敏感性，根除安全隐患。
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。
电动汽车制造业是目前针对全固态电池投入研发最积极的领域，据悉现今的电池成本占整车制造成本的三至四成。因此电动车制造业开始通过对次世代电池的研发投入保确供应链优势。根据预测若未来全固态电池商业化生产并整装在电动车上，有望保护电动车在遭遇车祸时受到的物理冲击。充电时间和耐用性等方面都远超锂离子电池。
目前丰田掌握有关全固态电池的最先进技术，业已投资1.5万亿日元建设全固态电池研究所，该研究所获得了全球233项与固态电池相关的技术专利。据悉丰田计划在2022年发布配备全固态电池的电动汽车。
而戴姆勒集团也投入2亿欧元在波兰建厂开发全固态电池；德国大众投资瑞典电池制造商Northbolt计9亿欧元以巩固全固态电池供应链实力；雷诺、日产、三菱则组成产业联盟，计划在美国投资10亿美元投向全固态电池企业IonicMaterials，并力争在2025年发布配备全固态电池的电动车。
中国则是全球最大的电动车市场，目前正积极投入全固态电池的产业化运作。2018年由江苏清陶发展上线的固态电池生产线实现了氧化物固态电解质材料、功能型离子导体陶瓷复合隔膜等研发成果的产业化。青岛清华新能源发展上线固态电池生产线，前期年产能达100兆瓦时。并计划在2020年提升产能，至700兆瓦时，投资额计10亿元人民币。
在韩国本土，现代汽车以南阳研究所的次世代电池开发团队为中心开发全固态电池。但是包括现代汽车在内的整车厂在全固态电池的技术积累上落后日本三到五年时间。引据韩国电子部品研究院（KETI）的技术官员说：“全固态电池的容量已经达到传统锂离子电池的相似水平，但我们还必须突破电池使用寿命的技术瓶颈。”
目前全固态电池尚处在研发早期，研发方向主要包括聚合物、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主要以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主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主要以丰田、三星、本田以及宁德时代为代表，其中以丰田技术最为领先。
对于全固态锂电池来说，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电池，期待3-5年后开始全固态锂电池的商业化生产。除此之外，消费电子、智能家居和等领域也存在一定的全固态锂电池需求。
全固态电池有望成为下一代商业化动力电池，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电池。
