中日韩欧的固态电池道路之争

现在，路程焦虑仍然是全球新能源车彻底代替燃油车的*“绊脚石”。

尽管当下各种车厂发布了超充技能，比方，特斯拉(NASDAQ：TSLA)超级充电桩v4，小鹏（NYSE：XPEV）的超级充电桩s4，但这些超级充电桩不光充电价格贵，且掩盖规模也不行广，只要高能量密度的电池，才干彻底处理续航焦虑的问题。

从最新的信息来看，曩昔几年中日韩欧都在聚集于研制能量密度更高的固态电池。以电解质区分我国、日韩和欧洲别离挑选了三种不同的技能途径：

欧洲：首要聚集于以聚合物（电导率约为10-7-10-5S/cm）作为固态电池的电解质。但因为聚合物电导率太低的原因，欧洲量产的固态电池，在相同电池容量下，实践续航还不如液态锂电池。

日韩：首要聚集于以硫化物（电导率约为10-3-10-2S/cm）作为电解质，该资料具有抱负的电导率，但因为制造工艺杂乱，以及资料中含有稀有金属，导致迟迟不能商业化。

我国：首要聚集于以氧化物（电导率约10-6-10-3S/cm）作为电解质，该资料因为自身坚固、孔隙率高，简略导电离子传输通道的不畅，以现在的技能只能参加电解液做成半固态电池，但这会下降电池的能量密度。

这也导致以氧化物做出的半固态电池，尽管现已在蔚来(HK：09866)、春风(SH：600006)的高端车型搭载，但因为性价比并不杰出仍然没有大面积量产。

跳出这三种干流的技能道路来看，近期我国中科大学者研制出来了氧氯化锆锂，该资料在离子电导率、可变形性、本钱方面，都要优异于氧化物和硫化物。

氧氯化锆锂的面世，或许为职业供给了一个全新的、跳出结构的处理方案。

01、欧洲固态电池：起个大早，赶个晚集

欧洲新能源企业首要以聚合物作为电解质，来推进固态电池的研制，代表性企业有法国的博洛雷集团。

2011 年，作为国际上*个选用固态电池的电动轿车项目运营商博洛雷集团，推出了自主研制的电动车Bluecar。博洛雷集团推出的这款电动车搭载了子公司Batscap出产的30kWh金属锂聚合物固态电池，续航为120km。

这儿需求留意的是，博洛雷集团搭载的这款金属锂聚合物固态电池，30kWh的电池容量，续航仅为120km。反观，特斯拉的model3搭载60kWh的液态电池，实践续航则能够超越400km。

换算过来后，搭载30kWh液态电池的特斯拉model，实践续航能够超越200km，显着强于博洛雷Bluecar。

搭载相同容量的电池，Bluecar续航大幅弱于特斯拉的中心原因是：以聚合物作为电解质的固态电池，电导率太低。

这也是为什么欧洲最早量产了固态电池，到现在却没有大面积铺开的中心原因。遇到瓶颈后，欧洲其它中心新能源企业挑选另辟蹊径：采纳国际先进固态电池企业的办法，以期在未来的轿车动力电池范畴坚持竞赛优势。

比方，群众轿车深度出资了在美股上市的固态电池企QuantumScape(NYSE:QS)。早在2014年底，群众轿车就现已持有QS5%的股份；2018年、2020年群众集团分两次又向QS出资了3亿美元，成为该公司*股东。

与此一起，两家公司还成立了合资公司，方针是在2025年建成一条固态电池出产线。

在很多的资金投入下，QuantumScape的技能一直在打破。比方，之前QS单层电池在室温加压的情况下，以1C的速率充放电循环1000次后还能够坚持初始储能量的90%，现在在相同条件下它们的多层电池，充放电循环800次后仍然能够坚持储能量的90%。

QuantumScape请求的与固态电池相关的专利技能（图片来历：知产宝）

不过，至今QS并没有落地量产的电池，而其他竞品的固态电池却现已逐步量产，导致其压力越来越大。

现在来看，尽管欧洲将固态电池最早完成了商业化，但因为聚合物电导率太低，以及出资的公司终究能否大面积商业化仍然存在不确定性，使其在固态电池范畴的开展十分缓慢。

02、日韩固态电池：远景好，但量产最难

硫化物作为从前固态电池中最有远景的电解质，具有最高的电导率、可塑性等优势。

不过，以硫化物作为电解质的技能道路出产工艺要更杂乱。比方，在制备工艺方面，硫化物简略与空气中的水、氧气反响发生硫化氢剧毒气体。要处理这个问题，就会添加工艺，添加本钱。

日韩新能源企业为了完成弯道超车，遍及更喜爱用硫化物作为电解质。而技能工艺的杂乱性，使得日韩企业不得不加大在固态电池范畴的研讨，一起也使其积累了很多的技能专利。

据日经中文网联合专利查询公司Patent Result发表的数据，从2000年至2022年3月底各家动力电池企业揭露的固态电池专利数量来看，首位是丰田，到达1331件；第2位是松下控股，445件；第3位是出光兴产，272件。

这三家日本固态电池企业的研制方向，都集中于硫化物。其间，丰田研制发展最快：早在2017年6月22日，丰田就在美国请求了以硫化物为电解质的固态电池专利。

（图片来历：知产宝）

近期，丰田又向媒体曝出其能够制造出续航路程为1200公里的固态电池，充电时刻仅为10分钟，而且到2025年或将向商场投进搭载固态电池的轿车。

尽管丰田喊出要量产搭载以硫化物作为电解质的固态电池，但以硫化物作为电解质出产的固态电池除了技能杂乱之外，因为其运用到了很多稀有金属导致价格太贵，终究能否大面积使用仍然是未知数。

现在来看，锂离子电池的电解液价格在全球的均匀水不超越10美元/kg，而硫化物固体电解质的首要原料Li2S为1500—2000美元/kg。硫化物电解液是锂离子电池电解液价格的150倍以上。

03、我国固态电池：半固态过渡，跳出结构

国内企业首要以氧化物作为电解质，来推进固态电池的研制。和欧洲相同，国内新能源企业研制的固态电池也现已完成了量产。

不彻底统计数据显现，2022年今后国内部分车企开端搭载半固态电池，如蔚来发布的ES6、春风发布的E70、岚图发布的追风等车型，大部分都搭载了以氧化物为电解质的半固态电池。

而给蔚来供给半固态电池的供货商卫蓝新能源，在锂电池范畴的专利数量为420件。其间，“原位复合固态电解质及其使用、全固态电池及其制备办法”，作为卫蓝新能源的中心专利之一，专利号为CN 108550907 B。该专利可有用增强全固态电池的界面相容性，下降电池内阻，使其顺畅商业化。

（图片来历：知产宝）

这儿笔者要给咱们简略解释一下的是，专利中说到的创造名称是全固态电池，但参加了混合液的电解质实质便是半固态电池。这点，卫蓝新能源董事长俞会根也曾亲口说：“卫蓝开发两年多的360Wh/kg半固态电池正式交付给蔚来。”

上述专利的含义在于：

以氧化物为电解质的固态电池因为自身十分坚固，加上氧化物的颗粒是以点触摸方式存在，用其做成的固态电池不光可塑性十分差，孔隙率也十分高。质地过硬，简略导致电解质开裂，电离子传送中止；孔隙率高，则极易构成电池系统中电离子传输通道的不畅。

所以，为了保证活性物质颗粒在构成裂纹甚至决裂之后也能在外部压力下保持杰出的触摸和离子传输，以氧化物作为电解质的固态电池天然合适做成固液混合，这样既有氧化物的固态电解质层，又有电解液填充孔隙，来躲避这块问题。

但参加了液体的固态电池，因为削减运用了固态电解质，导致其能量密度提高不如全固态，比方，ES6搭载的半固态电池能量密度为360wh/kg。

所以，国内半固态电池尽管现已完成了商业化，但因为能量密度提高不显着、电导率不如液态锂，以及氧化物电解质资料价格也要高于液态锂，仅仅或许仅仅把半固态电池作为了过度产品。

除了现已量产的半固态电池以外，近期我国科学技能大学马骋教授研制出一种新式固态电解质——氧氯化锆锂，归纳功能和现在*进的硫化物、氧化物固态电解质附近，但本钱不到后者的4%，这才是国内涵固态电池范畴的最新发展。

从下图咱们能够更直观的看出，氧氯化锆锂在离子电导率、可变形性、本钱方面，都要优异于氧化物和硫化物，而这三个要素则是固态电池能否大面积使用最中心的问题。

（图片来历：我国科技大学官网）

这也意味着氧氯化锆锂的面世，使固态电解质在功能、本钱两方面一起完成了打破。不过，该技能现在还处于实验室阶段，终究能否大面积量产，仍存在很大变数。

尽管如此，氧氯化锆锂的发现，对全固态锂电池的大面积商业化乃具有重大含义。

站在当下来看，作为固态电池干流的三种电解质聚合物、氧化物和硫化物，都存在不同程度的硬伤且暂时无解。

这就导致了当下小规模量产的固态电池，相较于液态电池的装车性价比并不高。而近期我国研制人员开宣布来的氧氯化锆锂，或许关于固态电池产业化，彻底处理新能源电池续航焦虑，带来少许微光。