固態(tài)電解質(zhì)體系包括硫化物、鹵化物、氧化物、聚合物等，每一種體系各有優(yōu)勢(shì)。目前要在全固態(tài)鋰電池中得到應(yīng)用的話，還沒(méi)有一種材料能夠滿足所有性能的要求。全球各國(guó)企業(yè)分別采用什么技術(shù)路線呢?

日本

  豐田汽車公司，技術(shù)路線：硫化物

  豐田汽車在硫化物全固態(tài)電池技術(shù)上的專利數(shù)量已超過(guò)1000件，位居全球第一。盡管豐田在新技術(shù)推進(jìn)上較為謹(jǐn)慎，但公司已經(jīng)宣布了在2027或2028年實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池技術(shù)的商業(yè)化，向市場(chǎng)投放配備該技術(shù)的純電動(dòng)汽車。豐田的這一目標(biāo)顯示了其在電動(dòng)化轉(zhuǎn)型上的決心，盡管面臨量產(chǎn)難度、電池配方、制造工藝和生產(chǎn)成本等諸多挑戰(zhàn)。

  本田技研工業(yè)股份有限公司，技術(shù)路線：硫化物

  根據(jù)目前的信息，本田技研工業(yè)股份有限公司也在探索固態(tài)電池技術(shù)，并且硫化物固態(tài)電解質(zhì)是其中的一個(gè)關(guān)注點(diǎn)。

  三菱化學(xué)集團(tuán)/日產(chǎn)汽車公司聯(lián)盟，技術(shù)路線：硫化物

  三菱化學(xué)集團(tuán)和日產(chǎn)汽車公司在固態(tài)電池技術(shù)路線上選擇了硫化物作為研究方向。日產(chǎn)汽車公司已經(jīng)公布了疊層軟包全固態(tài)電池(ASSB)電芯的試點(diǎn)生產(chǎn)設(shè)施，并計(jì)劃于2028年正式投產(chǎn)。該公司計(jì)劃通過(guò)不斷的創(chuàng)新，將電池成本降至每千瓦時(shí)65美元，以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車型和燃油車型的成本平價(jià)。此外，日產(chǎn)汽車正在與美國(guó)宇航局(NASA)合作開(kāi)發(fā)新型全固態(tài)電池，目標(biāo)是2028年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品發(fā)布和試點(diǎn)工廠采用的電池。

  松下電器公司，技術(shù)路線：鹵化物

  2018年，松下報(bào)道的氯化物電解質(zhì)因其高離子電導(dǎo)率和與高電壓正極材料相兼容的特點(diǎn)而受到關(guān)注。最近，松下公司Yoshiaki Tanaka團(tuán)隊(duì)又報(bào)道了一種全新的具有高離子電導(dǎo)率的混合陰離子固態(tài)電解質(zhì)LiNbOCl4以及LiTaOCl4，這些氧鹵化物繼承了鹵化物的氧化穩(wěn)定性和形變性，并且在室溫下具有超過(guò)或相當(dāng)于鋰離子電池中使用的有機(jī)液態(tài)電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率。

  富士電氣化學(xué)有限公司，技術(shù)路線：氧化物

  富士電氣化學(xué)有限公司在固態(tài)電池技術(shù)路線上選擇了氧化物作為其主要研究方向。

  小原股份有限公司，技術(shù)路線：氧化物

  小原股份有限公司在固態(tài)電池技術(shù)路線上選擇了氧化物作為研究方向。

  日立造船公司，技術(shù)路線：硫化物

  日立造船已開(kāi)發(fā)出全固態(tài)電池“AS-LiB”，這款電池采用硫化物固態(tài)電解質(zhì)，其產(chǎn)品容量涵蓋從55mAh到5000mAh不同規(guī)格，能在極端溫度下穩(wěn)定工作，且已通過(guò)針刺實(shí)驗(yàn)，證明其安全性。日立造船的“AS-LiB”電池已于2019財(cái)年實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，并已經(jīng)應(yīng)用在航空航天領(lǐng)域，其產(chǎn)品在2019年實(shí)現(xiàn)了在太空中的首次充放電。此外，在2024年2月，日立造船還從芯片設(shè)備商接獲了首個(gè)全固態(tài)電池訂單。

  三洋化成工業(yè)股份有限公司，技術(shù)路線：聚合物

  三洋化成工業(yè)股份有限公司在固態(tài)電池技術(shù)路線上選擇了聚合物作為其主要研究方向。

  日本出光興產(chǎn)股份有限公司，技術(shù)路線：硫化物

  出光興產(chǎn)在硫化物固態(tài)電解質(zhì)方面的專利數(shù)量居世界前列，并且已經(jīng)小規(guī)模生產(chǎn)固態(tài)電解質(zhì)，預(yù)計(jì)在2027年正式量產(chǎn)。出光興產(chǎn)正在通過(guò)改善工業(yè)和規(guī)模經(jīng)濟(jì)來(lái)降低硫化鋰等原材料的價(jià)格，從而降低固態(tài)電解質(zhì)的成本。此外，出光興產(chǎn)還與優(yōu)美科合作，共同開(kāi)發(fā)用于固態(tài)電池的高性能正極材料，結(jié)合雙方在正極活性材料和固態(tài)電解質(zhì)方面的專業(yè)知識(shí)，以期為電動(dòng)汽車發(fā)展提供技術(shù)突破。

德國(guó)

  寶馬集團(tuán)，技術(shù)路線：硫化物

  寶馬集團(tuán)在全固態(tài)電池技術(shù)路線上選擇了與美國(guó)初創(chuàng)公司Solid Power合作，共同研發(fā)基于硫化物的全固態(tài)電池。寶馬集團(tuán)計(jì)劃在2025年之前推出第一輛基于Solid Power電池技術(shù)的原型車，并在2030年之前實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池的量產(chǎn)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，寶馬已經(jīng)獲得了Solid Power的技術(shù)許可，并在其位于慕尼黑附近帕斯多夫的電池制造能力中心建立一條全固態(tài)電池的原型生產(chǎn)線。

  大眾集團(tuán)，技術(shù)路線：氧化物

  大眾集團(tuán)投資的QuantumScape公司專注于氧化物固態(tài)電解質(zhì)的研發(fā)，QuantumScape的固態(tài)電池A樣品在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中表現(xiàn)出色，經(jīng)過(guò)1000多次的充電循環(huán)后，電池容量保持率仍高達(dá)95%以上，且在電池的全生命周期內(nèi)，電動(dòng)汽車可行駛超過(guò)50萬(wàn)公里而無(wú)明顯續(xù)航能力衰退。

韓國(guó)

  LG新能源公司，技術(shù)路線：聚合物/硫化物

  根據(jù)LG新能源的副總裁孫權(quán)男在2023世界動(dòng)力電池大會(huì)上的演講，公司正持續(xù)投入研發(fā)基于液態(tài)電解質(zhì)的鋰硫電池和鋰金屬電池，并開(kāi)發(fā)高度穩(wěn)定的不含液態(tài)電解質(zhì)的全固態(tài)電池，以克服當(dāng)前鋰離子電池的安全性難題。此外，LG新能源亞洲區(qū)營(yíng)銷總經(jīng)理樸鎮(zhèn)庸在中國(guó)汽車論壇上透露，公司正在開(kāi)發(fā)的新一代電池中包括具有更優(yōu)安全性能的聚合物和硫化物的全固態(tài)電池，并計(jì)劃于2026年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，有望應(yīng)用于電動(dòng)汽車和飛機(jī)領(lǐng)域。

  現(xiàn)代汽車集團(tuán)，技術(shù)路線：聚合物/硫化物

  現(xiàn)代汽車較早開(kāi)始研發(fā)固態(tài)電池技術(shù)，并在2017年宣布了這一計(jì)劃。此外，現(xiàn)代汽車還曾投資美國(guó)Ionic Materials公司，這是一家在聚合物固態(tài)電池技術(shù)領(lǐng)域起步較早的企業(yè)。現(xiàn)代汽車計(jì)劃在2025年左右實(shí)現(xiàn)配備固態(tài)電池的電動(dòng)車試生產(chǎn)，并在2030年前后實(shí)現(xiàn)全面批量生產(chǎn)。

  SK On公司，技術(shù)路線：硫化物/氧化物

  SK On公司成功研發(fā)了具有全球高鋰離子電導(dǎo)率的氧化物固態(tài)電解質(zhì)，通過(guò)調(diào)整LLZO(由鋰、鑭、鋯、氧構(gòu)成)的添加劑，新材料的鋰離子電導(dǎo)率提升了70%。此外，SK On也在開(kāi)發(fā)聚合物-氧化物復(fù)合材料和硫化物基電池兩種類型的全固態(tài)電池，目標(biāo)是在2025年和2026年分別生產(chǎn)試驗(yàn)原型，并在2028年和2029年實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。

  三星SDI公司，技術(shù)路線：聚合物/硫化物

  三星SDI的全固態(tài)電池(ASB)技術(shù)結(jié)合了NCA高鎳技術(shù)、高性能硫化物固態(tài)電解質(zhì)等技術(shù)，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的性能表現(xiàn)。公司計(jì)劃在2027年實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池的量產(chǎn)，這種電池的能量密度高達(dá)900Wh/L，比現(xiàn)有產(chǎn)品提高了40%，并且具有快速充電的能力，9分鐘即可從8%充至80%電量。三星SDI的全固態(tài)電池研發(fā)以硫化物為電解質(zhì)，目前已獲得相關(guān)專利并進(jìn)入技術(shù)驗(yàn)證階段。公司已經(jīng)建立了全固態(tài)電池試產(chǎn)線。此外，三星SDI也在開(kāi)發(fā)基于聚合物電解質(zhì)的固態(tài)電池，通過(guò)與德克薩斯大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)的合作，成功開(kāi)發(fā)了一種新型聚合物電解質(zhì)——“SIPE(單離子導(dǎo)電聚合物電解質(zhì))”，該電解質(zhì)在室溫下的離子電導(dǎo)率提高了約十倍。

法國(guó)

  博洛雷集團(tuán)，技術(shù)路線：聚合物

  作為聚合物固態(tài)電池領(lǐng)域的先驅(qū)，博洛雷集團(tuán)在2011年就推出了搭載該技術(shù)的產(chǎn)品。其電動(dòng)汽車Bluecar和電動(dòng)巴士Bluebus使用的是BatScap生產(chǎn)的30kWh金屬鋰聚合物固態(tài)電池，該電池的能量密度為100瓦時(shí)/千克，工作溫度在60至80攝氏度之間。

英國(guó)

  Ilika公司，技術(shù)路線：氧化物

  在技術(shù)路線選擇上，Ilika公司認(rèn)為氧化物固態(tài)電池在化學(xué)穩(wěn)定性方面具有優(yōu)勢(shì)，Ilika公司通過(guò)將電解質(zhì)做得非常薄來(lái)彌補(bǔ)氧化物電導(dǎo)率較低的缺點(diǎn)，并采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)來(lái)生產(chǎn)全固態(tài)電池。Ilika公司的全固態(tài)電池正極材料采用與三元相同的材料，能量密度可達(dá)到300Wh/kg至350Wh/kg，并計(jì)劃通過(guò)采用811正極材料進(jìn)一步提高能量密度，目標(biāo)是達(dá)到480Wh/kg，并最終在2025年達(dá)到550Wh/kg。負(fù)極材料方面，Ilika公司不使用鋰，而是采用硅碳組合，以避免鋰的高活性帶來(lái)的問(wèn)題。

美國(guó)

  Quantum Scape公司，技術(shù)路線：氧化物

  Quantum Scape公司在固態(tài)電池領(lǐng)域的技術(shù)路線主要采用的是氧化物固態(tài)電解質(zhì)，尤其是LLZO(鋰鑭鋯氧)石榴石型氧化物作為其固態(tài)電解質(zhì)的主要成分。Quantum Scape的固態(tài)電池技術(shù)還包括使用無(wú)鋰負(fù)極設(shè)計(jì)，即取消負(fù)極活性材料，采用銅箔集流體作為負(fù)極，以及一種陶瓷(氧化物)與正極有機(jī)凝膠電解質(zhì)的結(jié)合作為隔膜材料。這種設(shè)計(jì)使得電池的能量密度可達(dá)380-500Wh/kg，且能在45°C下15分鐘內(nèi)充至80%的電量。

  Ionic Materials公司，技術(shù)路線：聚合物

  Ionic Materials公司采用的固態(tài)電池技術(shù)基于其獲得專利的固體聚合物材料，這種材料使得固態(tài)電池具有一系列顯著的優(yōu)點(diǎn)，包括固有的安全性、經(jīng)濟(jì)性、高能量密度以及在室溫下的使用能力。此外，Ionic Materials的聚合物電解質(zhì)已被證實(shí)與多種化學(xué)品兼容，理論上這些化學(xué)品比當(dāng)前最先進(jìn)電池中使用的活性材料具有更高的性能極限。

  Solid Power公司，技術(shù)路線：硫化物

  Solid Power公司選擇的技術(shù)路線是基于硫化物的全固態(tài)電池(ASSB)。公司已經(jīng)成功開(kāi)發(fā)出了第一代全固態(tài)電池，其能量密度達(dá)到了320Wh/kg，并計(jì)劃在未來(lái)幾年內(nèi)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用。2022年，Solid Power完成了20安時(shí)(Ah)的全固態(tài)電池的生產(chǎn)，并計(jì)劃試生產(chǎn)100安時(shí)的大容量固態(tài)電池產(chǎn)品。此外，Solid Power還向?qū)汃R汽車交付了首批固態(tài)電池A樣品。

  Factorial Energy公司，技術(shù)路線：聚合物

  Factorial Energy公司是一家專注于聚合物固態(tài)電池技術(shù)的初創(chuàng)企業(yè)。該公司的固態(tài)電池技術(shù)使用了一種專有的固體電解質(zhì)材料，稱為“Factorial電解質(zhì)系統(tǒng)技術(shù)”(FEST)，這種技術(shù)能夠提高電池的安全性和能量密度。Factorial Energy的固態(tài)電池技術(shù)具有顯著的優(yōu)勢(shì)，比如能夠在不犧牲電池組壽命的情況下提高20-50%的續(xù)航里程。此外，該公司的電池在容量低于80%之前可以進(jìn)行多達(dá)460次充放電循環(huán)。