□ 胡立彪

近日，寶馬公司和福特公司宣布向美國新創(chuàng)企業(yè)Solid Power擴大出資。Solid Power主要研發(fā)全固態(tài)電池，這次B輪融資獲得1.3億美元。按計劃，寶馬和福特將在2022年向Solid Power采購試驗車的固態(tài)電池。

顯然，兩家老牌傳統(tǒng)車企看好固態(tài)電池作為電動汽車動力的未來前景。事實上，關(guān)于固態(tài)電池性能優(yōu)于傳統(tǒng)鋰離子電池這一點，業(yè)內(nèi)早就達成共識。經(jīng)過多年市場推進，鋰離子電池的整體性能雖得到極大提升，但其作為電動汽車動力源替代燃油的優(yōu)勢尚未建立起來，其根本原因在于，從原理上和技術(shù)上講，鋰離子電池的存儲能力已經(jīng)接近極限，車企及電池企業(yè)能做的，只是創(chuàng)造更好的周邊條件來彌補缺陷，如加快基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、強化快充能力等，若不能取得諾貝爾獎級的突破，其“替代”使命將很難完成。而固態(tài)電池的出現(xiàn)，則從另一個方向上，讓人們看到實現(xiàn)突破的希望。

之所以稱“固態(tài)電池”，是因為其內(nèi)部的電解質(zhì)為固體材料而非傳統(tǒng)鋰離子電池的液體材料。使用固體材料最顯著的一個優(yōu)勢，是安全性大大提升。在液態(tài)電解質(zhì)中，鋰離子因遷移速度很快，容易發(fā)生短路且易燃易爆，而固態(tài)電解質(zhì)發(fā)生副反應的情況極少。同時，固態(tài)電池的能量密度更高，循環(huán)性能更強。有業(yè)內(nèi)人士預言，一旦技術(shù)成熟并在汽車上普及應用，那么純電動汽車將擁有與滿油狀態(tài)下的燃油車同樣甚至更多長的續(xù)駛里程，再有固態(tài)電池充電快（一般10分鐘即可充滿電）加持，電動汽車取代燃油車將指日可待。

不過，固態(tài)電池的優(yōu)勢目前還多處于理論上及潛在狀態(tài)，而電動汽車取代燃油車所指之“日”，也還要等到若干年之后。影響固態(tài)電池走向現(xiàn)實的最顯見障礙，是存在技術(shù)難題。目前看，固體電池研發(fā)生產(chǎn)在電解質(zhì)用材選擇上，主要有聚合物、氧化物和硫化物3種技術(shù)路線，它們均有優(yōu)缺點。

Solid Power公司走的是硫化物路線，其官網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示，采用硫化物電解質(zhì)的固態(tài)電池，具備不可燃的特性，相較于鋰離子電池能量密度提升50%；其使用的金屬鋰陽極是石墨陽極的10倍。但這種電池實現(xiàn)商業(yè)化需要邁過一道很難的技術(shù)門檻——在生產(chǎn)過程中，硫化物與空氣接觸后容易受潮，且吸潮后會發(fā)生化學反應產(chǎn)生有害氣體硫化氫，因此必須在超干燥的環(huán)境中生產(chǎn)。豐田汽車也是硫化物路線的支持者，其技術(shù)人員制造這種材料，需要在保持絕對干燥的密封手套箱中進行。在實驗室里生產(chǎn)難度就很大，完成規(guī)模化生產(chǎn)，其難度就更大了。

以美國QuantumScape公司為代表的一些電池企業(yè)選擇了氧化物路線，其所選擇的電解質(zhì)為鋯酸鑭鋰（LLZO）。據(jù)悉，這種材料是目前固態(tài)電池電解質(zhì)體系中對鋰金屬適配性最好的電解質(zhì)。用其作電解質(zhì)的電池不僅能量密度高（可達頂級商用鋰電池能量密度的兩倍以上），重復充放電次數(shù)多，衰減少，而且可以承受5V以上的電壓，充電快。但其最大缺點，是包含稀土成分的鋯酸鑭鋰材料難得，這推高了其制造使用成本。

聚合物固態(tài)電池的技術(shù)要求并不是很高，材料也不難找，但其對環(huán)境溫度要求苛刻，須保持在80℃以上，嚴重限制了這種電池的產(chǎn)業(yè)化應用。

這么說來，固態(tài)電池只是“聽上去很美”？當然不是。上述3種技術(shù)路線所顯示的困難雖有不同，但最終都會轉(zhuǎn)化為同一個問題，即成本。怎樣降低成本？實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應用。而憑借規(guī)模效應攤薄成本，卻是一個循序漸進的過程。業(yè)內(nèi)一般認為，固態(tài)電池在原理上與傳統(tǒng)鋰離子電池有很大不同，這也使得其制造生產(chǎn)不能依賴原有的生產(chǎn)線，需另起爐灶。目前，固態(tài)電池尚未形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈，還沒有條件支持大面積商用。以現(xiàn)在的技術(shù)水平來看，實現(xiàn)固態(tài)電池搭載于量產(chǎn)車上，還需要5至10年的時間。

有一話說得好：“想種一棵樹，最好的時機是10年前，其次是現(xiàn)在。”如果確認了固態(tài)電池就是未來電動汽車的發(fā)展方向，那么，為了10年后不被潮流拋棄，還是現(xiàn)在就著手干吧。乘聯(lián)會秘書長崔東樹表示，里程焦慮和安全性是動力電池繞不開的話題，未來誰先掌握固態(tài)電池的關(guān)鍵技術(shù)誰就占據(jù)主動。國內(nèi)主機廠和電池企業(yè)應提前布局，避免“踏空”。

《中國質(zhì)量報》【車國春秋】