鉅大LARGE | 點擊量：644次 | 2022年02月21日
固態(tài)鋰離子電池的技術路線
全球先進國家對零炭排車的追逐日趨火熱，新能源車規(guī)格的需求已日漸明朗，但現(xiàn)今鋰電池技術發(fā)展遲滯對續(xù)航里程及安全性的鉗制使得新能源車的升級緩步不前，近期又一次次發(fā)生新能源車觸目驚心的電池起火意外，逼得寶馬、豐田等國際車廠各個猛虎出閘，不論投資、合資或共同開發(fā)，只為搶先一步與電池技術的下一塊樂土“固態(tài)電池”進行戰(zhàn)略上的捆綁。
然而，各業(yè)界翹楚在固態(tài)電池的投入已有約20年歷史，卻依舊處于混沌未明的狀態(tài)，電池廠各踞山頭信仰不同的電解質體系，未出現(xiàn)技術流動或融合的態(tài)勢，其中有的成功量產，有的不斷推遲研發(fā)路譜，豪擲了億萬美元后黯然離場的更是時有所聞，天堂地獄般的落差導因于各電解質體系間本質路線的差異，在穩(wěn)定性、電性表現(xiàn)與量產上有著以現(xiàn)代科技水平不可逆的先天性優(yōu)缺點，我們依制程及化學系統(tǒng)將電解質分為六大類：氧化物、硫化物、氰化物、鹵化物、薄膜、聚合物，列舉四大技術路線說明其發(fā)展現(xiàn)況：
固態(tài)聚合物
拜液態(tài)聚合物發(fā)展已成熟之賜，固態(tài)聚合物電池的量產能力已與液態(tài)聚合物相去不遠，但存在著穩(wěn)定性不佳導致電性可靠度差，再加上常溫狀態(tài)下離子導電性不佳，電池性能因此大打折扣，甚至產生低于10-4S/cm難以運作的狀況。
早先法國Bolloré集團采用BatScap電池投放于城市網約車，卻必須持續(xù)性將電動車電池加熱至60°C以上來維持電池內部的導電能力。德國零組件巨頭Bosch博世集團于2018年初也不得不宣告放棄對Seeo的投入;近期最受矚目的便屬固態(tài)聚合物電解質制造商IonicMaterials，已獲得三星SDI、Dyson、萬向等集團的投資，或許近年能有樣品問世。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
氧化物薄膜
薄膜電池厚度可達微米等級，曾被視為醫(yī)療及穿戴市場的最佳解決方案，但其類似半導體濺鍍式生產工藝，設備費用不貲，對環(huán)境要求極高、良率低，因此量產不易且成本十分高昂。
美國IPS于2008年即做出全固態(tài)薄膜電池，2014年被Apple收購，至今卻未有任何產品發(fā)表;另外Dyson戴森集團投入Sakti3則是2015年固態(tài)電池市場最紅火的消息，卻于2017年宣告放棄Sakti3的所有專利，轉向投資固態(tài)聚合物廠尋求快速切入市場。以此看來，薄膜電池的量產商用化路程尚待觀察。
硫化物
導電能力雖佳，穩(wěn)定性不佳卻是最大的短板，連帶影響氧化及還原之穩(wěn)定性也偏低，制程工藝復雜，更與鋰電池制程相去甚遠，故硫化物體系投放資源極高。
Toyota、SamsungSDI及CATL紛紛投入此體系之開發(fā)，Toyota預計其研發(fā)的硫化物固態(tài)電池2022年可投入商用;韓國電池大廠SDI在硫化物技術路線上虛耗十幾年研究后，于今年初轉向固態(tài)聚合物路線，硫化物之路究竟通不通，只能以時間來證明。
氧化物
氧化物的穩(wěn)定性最高，可在一般大氣環(huán)境下以相對低廉的工藝設備及廠務設施生產。
Sony，Ohara與輝能科技作為此技術路線之代表，其中又以輝能科技十年磨一劍的功力，率先克服氧化物其導電性較差，生產時氧化金屬堆棧后易脆，彎曲會破裂等問題，成功達到『12分鐘快充』與『可動態(tài)彎曲』的固態(tài)電池商業(yè)化，并應用于HTC、SoftBank等品牌產品中，目前已與中國、歐洲、日本之數(shù)家車廠共同布局固態(tài)動力電池市場。
結論
目前各單位對固態(tài)電池的掌握度還不高，愿意分享的更少，因此電池廠對技術路線的選擇就像是一場無法回頭的探險，每條路上各有不同的障礙待克服，出發(fā)前只知道理論上的優(yōu)缺點，但一路披荊斬棘后見到的會是死路、活路還是更顛簸的漫漫長路卻無人能知。我們只能從業(yè)界動向來推測，目前步調最快的屬氧化物體系，其次為固態(tài)聚合物，近年內應能有成果問世;硫化物與薄膜電池在商用化之路是否可行，至少還需觀察5年，而氧化物體系現(xiàn)已有輝能正式進入商業(yè)化量產。
