固態(tài)電池三大技術路線， 歐美企業(yè)主要是偏向于氧化物和硫化物體系，日韓主要是聚合物電解質，三大體系的研發(fā)廠家在右邊。

（來源：微信公眾號“起點鋰電大數(shù)據(jù)” ID：weixin-lddsj ）

2019年11月18-20日，第5屆中國（寧鄉(xiāng)）新能源企業(yè)家年度峰會暨固態(tài)電池技術論壇上，中南大學、加拿大NRC國立學院教授張永柱作《電動汽車安全固態(tài)電池技術路線圖》主題演講。以下為演講實錄：

尊敬的各位來賓大家早上好，我今天要向大家匯報的題目是《電動汽車安全及固態(tài)電池技術路線圖》。

電動汽車經(jīng)過十年的發(fā)展，取得了長足的進展，但是由于三大瓶頸制約了新能源汽車的發(fā)展，三大瓶頸就是安全焦慮、續(xù)航焦慮、充電焦慮，怎么樣才能解決三大焦慮？將從以下七方面給大家做簡單的匯報。

1、安全電動汽車動力電池技術路線圖；2、固態(tài)鋰電池技術原理、固態(tài)電池分類。3、固態(tài)鋰電池核心技術材料、固態(tài)電解質；4、固態(tài)鋰電池產(chǎn)品特征及產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀。5、固態(tài)鋰電池技術路線。6、固態(tài)鋰電池固態(tài)電池優(yōu)勢。7、未來國內外固態(tài)鋰電池研發(fā)概況。8、結論與展望。

我們目前在南京也在建車間，那么怎么樣才能實現(xiàn)固態(tài)鋰電池的量產(chǎn)化，我們將討論技術路線，從總固態(tài)、半固態(tài)到全固態(tài)，此外也會討論固態(tài)鋰電池的應用，就是在汽車和非汽車領域里面產(chǎn)業(yè)化應用狀況，尤其是全固態(tài)鋰電池產(chǎn)業(yè)化路線，展望國內外的研究狀況。

剛才談到了傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池的安全焦慮，主要是因為“811”高能量密度材料使用之后，帶來了許多充電和行駛過程中的起火問題，主要是因為熱失控所導致的。其次就是續(xù)航焦慮和充電焦慮，為了解決這個能量密度和安全問題，我們從液態(tài)電解質，慢慢的過渡到混合固態(tài)電解質，最后實現(xiàn)全固態(tài)電解質的進展。通過這個技術革命，希望解決安全焦慮、續(xù)航焦慮、充電焦慮這三大問題。

能量密度的技術路線是目前產(chǎn)業(yè)界最關注的問題，就如何在2020年達到300Wh-kg，相應的技術路線從液態(tài)鋰電池向鈉硫技術發(fā)展。

正極材料選擇，主要是研究室的付教授著力于研究解決“811”體系，通過表面的包覆、參雜等方案。

標準化模塊的設計，這里面包括了固態(tài)電池，同時加快標準化體系的建設，以及考慮整車一體化的設計系統(tǒng)，包括固態(tài)鋰電池，同時也要解決充電的焦慮，只有通過這四個方面的系統(tǒng)的考慮，才能夠有效的解決電動汽車的安全性、續(xù)航里程，以及充電方面的焦慮。

固態(tài)鋰電池技術原理，傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池，右邊是固態(tài)鋰電池，傳統(tǒng)的鋰電池和固態(tài)鋰電池的差異，主要是電解質的差異，固態(tài)鋰電池關鍵材料包括固態(tài)電解質，活性物質，以及導電劑等等。固態(tài)鋰電池分類主要是分為液態(tài)、凝膠態(tài)，混合固液電解質，全固態(tài)，可以看到從液態(tài)到凝膠到混合電解質到全固態(tài)，液態(tài)含量是從25%逐步降到?jīng)]有任何液態(tài)殘留。

固態(tài)電池三大技術路線， 歐美企業(yè)主要是偏向于氧化物和硫化物體系，日韓主要是聚合物電解質，三大體系的研發(fā)廠家在右邊。

這三大技術路線在這個表總結了主要的體系以及導電能力和相應的研究方向，主要的核心是電解質材料決定了固態(tài)鋰電池的各項參數(shù)，功率密度、循環(huán)密度、循環(huán)使用效率。固態(tài)電解質主要是解決界面問題，導電性能比較差，導致了全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化路程比較遙遠，很多工程化的問題有待解決。

聚合物固態(tài)鋰電池目前已經(jīng)實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，在未來5到20年時間范圍內，會成為業(yè)內主要的量產(chǎn)化應用亮點。

主要通過疊片工藝來實現(xiàn)。氧化物的體系目前主要還是因為導電性能比較差。同樣硫化物體系，也是制作環(huán)境要求比較苛刻，所以商業(yè)化進程細節(jié)不多談了。

技術路線圖前面已經(jīng)回顧了，應用市場主要是在汽車，軌道交通、特種以及儲能各方面，在微電子和動力應用方面，能量都可以得到廣泛的應用。優(yōu)勢主要是實現(xiàn)了安全和續(xù)航里程性能的雙提升，這是我們在國外應用的場所，軌道交通和特種以及電動汽車，主要發(fā)展的技術是凝膠固態(tài)技術，通過疊片工藝，在安全設計方面做了大量工作，這樣才能保證系統(tǒng)是安全可靠的。優(yōu)勢也提了，主要是包括如下9個方面，安全性能和能量密度的提升，以及長的循環(huán)壽命和高低溫性能。

固態(tài)電池技術困境，剛才也提到，尤其對氧化物體系和硫化物體系，主要是導電率比較低，所以限制了廣泛應用，這樣也增加了很多課題，包括降低成本、量產(chǎn)化和工程化等等。

研發(fā)狀況方面，在全世界主要的一些研發(fā)機構，都在繼續(xù)努力。輝能科技等等，很多企業(yè)的專利狀況良好。

未來固態(tài)電池的發(fā)展方向，準固態(tài)將會以聚合物符合電解質為主。目前實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化應用，可以取代傳統(tǒng)液體電池；中長期看，十年之后可能是全固態(tài)，以氧化物、硫化物電解質為主，要解決導電率、成本、工程化應用的問題。能量密度，爭取明年實現(xiàn)準固態(tài)，2025年實現(xiàn)全固態(tài)的應用，能量密度通過高鎳正極，實現(xiàn)300Wh/kg以上。2030年通過燃料電池、空氣電池實現(xiàn)500Wh/kg。

原標題:中南大學、加拿大NRC國立學院教授張永柱：電動汽車安全固態(tài)電池技術路線圖