固態(tài)電池已成為全球新一輪動力電池競賽中的投資熱點。

2018年底，成立于2010年的半固態(tài)鋰電池研發(fā)企業(yè)24M對外宣布，獲得D輪2180萬美元融資，資本方來自高級陶瓷制造商京瓷集團和全球貿(mào)易公司伊藤忠商事。

這家公司從曾經(jīng)風靡一時后來衰落的美國磷酸鐵鋰電池企業(yè)A123分拆出來，由中國臺灣科學家蔣業(yè)明博士創(chuàng)立，目標是為電動汽車開發(fā)價格合理的高能量密度電池，將從2019年開始建立一個小型產(chǎn)業(yè)化工廠，希望在2020年交付首批產(chǎn)品。

24M是新一輪全球動力電池競賽中的一個縮影。從全球來看，中國、日本、韓國、德國、法國、美國、英國、澳大利亞等國家的諸多車企和電池企業(yè)紛紛下注固態(tài)電池，希望打造下一個超級明星公司——固態(tài)電池領域的“寧德時代”，后者是中國創(chuàng)業(yè)板估值最高的公司。

不過，中國化學與物理電源協(xié)會秘書長劉彥龍對“大出行下半場”（wx：investchuxing)分析，固態(tài)電池現(xiàn)在還處于實驗室階段，在研發(fā)上還面臨比較多的難以客服的障礙，預計真正量產(chǎn)至少要在五年之后。

為何搶注下一代鋰電池

電動汽車的蓬勃發(fā)展對動力電池的能量密度和安全性提出了更高的要求。

2017年中國政府11月發(fā)布的 《節(jié)能與新能源汽車技術路線圖》規(guī)劃提出，純電動汽車動力電池的單體能量密度在2020年達到 300Wh/kg，2025年達到 400Wh / kg,2030年達到500Wh/kg。

這對現(xiàn)有的液態(tài)鋰電池而言是一個很高的目標。 “特斯拉用的電池目前是全球能量密度最高的動力電池，2018年初特斯拉宣布與松下聯(lián)合研發(fā)的21700單體能量密度達300Wh／kg，而國內(nèi)一般電芯廠家的單體能量密度在230Wh／kg左右，到2020年實現(xiàn)國家要求的300Wh/kg挑戰(zhàn)很大。” 清陶能源董事長馮玉川解釋，但固態(tài)電池就相對容易實現(xiàn)這一目標。

作為下一代電池技術的固態(tài)電池，對很多人而言是一個比較模糊的概念。

簡單地說，固態(tài)鋰電池是相對液態(tài)鋰電池而言，是指結構中不含液體，所有材料都以固態(tài)形式存在的儲能器件。具體來說，它由“正極材料+負極材料和電解質(zhì)”組成，而液態(tài)鋰電池則由正極材料+負極材料+電解液和隔膜組成。

中科院物理所研究員、固態(tài)離子學課題組組長黃學杰對“大出行下半場”（wx：investchuxing)介紹，固態(tài)鋰電池采用金屬鋰作為負極，固體無機或高分子材料作為電解質(zhì)，能量密度比采用同類型正極材料的鋰電子電池高20%-30%。

馮玉川分析，“全固態(tài)鋰電池單體的能量密度在實驗室可以到430Wh/kg以上，在中試階段可達375Wh/kg，在量產(chǎn)階段可以輕松達到300Wh/kg以上。”

在能量密度之外，安全性是固態(tài)電池的更大優(yōu)勢。對此，中國科學院青島生物能源與過程研究所副研究員董衫木表示，目前液態(tài)鋰電池選擇使用的液態(tài)有機電解液易燃易爆，用固態(tài)電解質(zhì)代替液態(tài)電解液，是我們公認可以提升鋰電池安全性能最為有效的方法之一。

清華大學材料學院副教授李亮亮分析，固態(tài)電解質(zhì)不易燃，還不會產(chǎn)生液態(tài)電解液，因此不帶腐蝕性，是解決電池安全性問題的有效方法，也符合未來電池發(fā)展的趨勢。

同時，固態(tài)電解質(zhì)較高的機械強度也能有效地抑制電池循環(huán)過程中鋰枝晶的刺穿, 使鋰金屬負極的應用成為可能。

根據(jù)北京理工大學材料學專業(yè)碩士研究生楊豪等人的研究，在全固態(tài)鋰電池中, 由于這種鋰金屬負極的設計, 一方面電池的重量能量密度和體積能量密度將得到進一步的提升, 且其正極材料可以延伸到更多的其他材料; 另一方面, 鋰金屬負極的應用也帶來了鋰枝晶生長所引起的安全問題。 而固態(tài)電解質(zhì)具有良好的機械性能,能有效地防止鋰枝晶的穿透并抑制其生長, 兼具電解質(zhì)和隔膜的功能。

根據(jù)固態(tài)電池中固態(tài)電解質(zhì)的狀態(tài)，可以將固態(tài)電池分為全固態(tài)和半固態(tài)電池，前者的電解質(zhì)是固態(tài)，但在電芯中有少量的液態(tài)電解質(zhì)，后者就是一半固態(tài)電解質(zhì)、一半液態(tài)電解質(zhì)，如本文開篇提到的24M這家公司的產(chǎn)品。