中國固態(tài)電池行業(yè)市場現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析

中國固態(tài)電池行業(yè)市場現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析一、固態(tài)電池行業(yè)概況固態(tài)電池是一種使用固體正負極和固體電解質(zhì)，不含任何液體，所有材料都由固態(tài)材料組成的電池，主要優(yōu)點有三：一是安全性高，無自燃、爆炸風險；二是能量密度高，有望徹底解決電動汽車里程焦慮；三是循環(huán)壽命長、工作溫度范圍寬、可快速充電。按照電解質(zhì)材料的選取，固態(tài)電池可以分為聚合物、氧化物和硫化物3大體系：聚合物固態(tài)電解質(zhì)率先實現(xiàn)應用，但存在高成本和低電導率兩個致命問題。氧化物固態(tài)電解質(zhì)綜合性能好，LiPON薄膜型全固態(tài)電池已小批量生產(chǎn)，非薄膜型已嘗試打開消費電子市場。硫化物固態(tài)電解質(zhì)電導率最高，研究難度最高，開發(fā)潛力最大，如何保持高穩(wěn)定性是一大難題。二、中國固態(tài)電池行業(yè)專利情況分析專利方面，據(jù)統(tǒng)計，截至到2019年中國固態(tài)電池公開專利量為324件，申請專利量為197件。在專利申請人申請量排名中，現(xiàn)代自動車株式會社的表現(xiàn)最為突出共申請專利28件，豐田自動車株式會社（排名第二）與浙江鋒鋰新能源科技有限公司（排名第三），分列第二與第三位。三、國內(nèi)固態(tài)電池行業(yè)競爭格局分析中國提前布局固態(tài)電池行業(yè)，部分企業(yè)已進入固態(tài)鋰離子電池（半固態(tài)電池）中試階段，2025年前可能實現(xiàn)固態(tài)電池量產(chǎn)。中國早在十年前已著手布局固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)，多家電池廠商固態(tài)電池技術領先，越來越多的企業(yè)參與固態(tài)電池研究。四、固態(tài)電池界面問題及解決方法分析構建良好的界面接觸是提高固態(tài)電池電化學性能的有效策略。固相界面間無潤濕性，難以充分接觸，形成更高的接觸電阻，在循環(huán)過程中發(fā)生元素互擴散及形成空間電荷層等現(xiàn)象，影響電池性能。晶態(tài)電解質(zhì)中存在大量晶界，高晶界電阻不利于鋰離子在正負極間的傳輸。有效抑制固態(tài)電解質(zhì)中空間電荷層的出現(xiàn)、元素互擴散及電極在充放電過程中的體積變化是降低界面電阻、提高固態(tài)鋰電池高倍率放電性能的核心。常見的界面問題包括空間電荷層、界面反應和界面接觸，正極/無機固態(tài)電解質(zhì)界面對電池容量和高倍率性能有重大影響，界面穩(wěn)定性是影響固態(tài)鋰電池電化學性能的關鍵因素之一。五、固態(tài)電池行業(yè)展望采用固態(tài)電解質(zhì)的固態(tài)電池可以從根本上解決現(xiàn)有鋰離子電池的安全問題，為實現(xiàn)高安全、高比能量、長壽命儲能體系提供了可行的發(fā)展方向。設計制備無機/聚合物復合固態(tài)電解質(zhì)，在各相之間界面搭建離子快速傳輸通道，通過多組分之間的協(xié)同作用實現(xiàn)優(yōu)勢互補。復合電解質(zhì)是固態(tài)電解質(zhì)體系實現(xiàn)力學加工性、離子導電性和電化學穩(wěn)定性兼具的最優(yōu)選擇之一。針對固態(tài)電池存在的界面阻抗大且隨循環(huán)不斷增長、界面副反應嚴重以及枝晶等問題，可以通過界面修飾以及固態(tài)電解質(zhì)、電極活性物質(zhì)改性等方式進行優(yōu)化和改善。特別是固態(tài)電解質(zhì)/金屬鋰的界面問題，通過金屬鋰負極保護可以抑制枝晶生長，延緩副反應對界面的破壞，對界面應力進行有效調(diào)控。未來，固態(tài)電池的研究和產(chǎn)業(yè)化進程仍然任重而道遠：需要設計制備離子電導率高且具有規(guī)?；庸ば缘墓虘B(tài)電解質(zhì)體系，探索離子傳輸機制；對界面演變機制進行深入研究，探索界面處離子傳輸機理以及界面反應機理，開發(fā)新型界面優(yōu)化技術，改善界面相容性；理清不同體系材料之間的兼容性以