固態(tài)鋰電池發(fā)展現(xiàn)狀與技術(shù)進(jìn)展綜述

摘要：隨著近幾年我國(guó)電子產(chǎn)業(yè)的逐漸發(fā)展，電子產(chǎn)品配套電池的重要性也日益凸現(xiàn)。固態(tài)鋰電池作為通過(guò)前沿科技制造出的新型電池，其發(fā)展近況和技術(shù)進(jìn)展一向牽動(dòng)著人們的眼球。本文在分析目前固態(tài)鋰電池所占市場(chǎng)份額的基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)要敘述了我國(guó)固態(tài)鋰電池的發(fā)展現(xiàn)狀，并對(duì)鋰電池近年來(lái)的技術(shù)進(jìn)步和難點(diǎn)進(jìn)行了綜述。

關(guān)鍵詞：固態(tài)鋰電池;發(fā)展現(xiàn)狀;技術(shù)難點(diǎn)

引言：固態(tài)鋰電池，是指將固態(tài)鋰合金（金屬）應(yīng)用于電池陽(yáng)極和電解質(zhì)的電池。相較于普通電池，固態(tài)鋰電池的開(kāi)發(fā)難度較大，能量密度也更大。相應(yīng)的，固態(tài)鋰電池的儲(chǔ)電量更大，在電子產(chǎn)品上的應(yīng)用性能也更好。由于固態(tài)鋰電池目前還存在一些技術(shù)難點(diǎn)沒(méi)有攻克，所以暫時(shí)還未得到大范圍的應(yīng)用。

一、固態(tài)鋰電池目前的發(fā)展現(xiàn)狀。

固態(tài)鋰電池由于自身良好的性能已經(jīng)受到世界范圍內(nèi)的關(guān)注，有著光明的發(fā)展前景，在未來(lái)幾年里市場(chǎng)占有率將逐年遞增。目前，固態(tài)鋰電池在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)用更為廣泛，歐美等國(guó)的知名電子企業(yè)幾乎都在大力投入科研資金到固態(tài)鋰電池的技術(shù)研發(fā)中，力求突破當(dāng)前技術(shù)難點(diǎn)，進(jìn)一步提高本國(guó)固態(tài)鋰電池生產(chǎn)技術(shù)，使本國(guó)（公司）在對(duì)固態(tài)電池的研發(fā)方面行走在全球前列，其中以日本企業(yè)在固態(tài)鋰電池方面取得的研發(fā)成果最為喜人。世界各大企業(yè)群雄逐鹿，爭(zhēng)當(dāng)固態(tài)鋰電池行業(yè)魁首，對(duì)固態(tài)鋰電池未來(lái)的發(fā)展也是充滿(mǎn)信心。

與之相對(duì)應(yīng)的是，我國(guó)固態(tài)鋰電池產(chǎn)業(yè)尚處于初生階段，國(guó)內(nèi)不少固態(tài)鋰電池企業(yè)位于發(fā)展前期，尚未形成標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)業(yè)鏈，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力較小。造成這一現(xiàn)狀的原因眾多，其中主要因素為我國(guó)電池起步比較晚，國(guó)家工業(yè)化水平偏低。我國(guó)工業(yè)長(zhǎng)期以來(lái)以手工業(yè)為主導(dǎo)，科技創(chuàng)新能力有限，這導(dǎo)致國(guó)內(nèi)電池生產(chǎn)企業(yè)難以緊跟時(shí)代浪潮、運(yùn)用新興技術(shù)手段發(fā)展固態(tài)鋰電池產(chǎn)業(yè)。近年來(lái)，國(guó)家對(duì)固態(tài)鋰電池行業(yè)發(fā)展的重視程度有了大幅提高，在相關(guān)企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)投入大量資金，為電池科研團(tuán)隊(duì)盡可能提供最為便利的研發(fā)條件。同時(shí)，以北京科技大學(xué)為主的一批高校及中科院等也在積極進(jìn)行固態(tài)鋰電池生產(chǎn)技術(shù)研究和學(xué)術(shù)研討，盡力攻克鋰電池技術(shù)難點(diǎn)。國(guó)家政策的扶持和電子產(chǎn)業(yè)逐漸提高的科技創(chuàng)新能力為我國(guó)進(jìn)軍固態(tài)電池領(lǐng)域提供了條件，也為推進(jìn)我國(guó)固態(tài)鋰電池的發(fā)展蓄力。固態(tài)鋰電池的廣泛應(yīng)用將推動(dòng)電池產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，在增強(qiáng)電子產(chǎn)品待機(jī)時(shí)長(zhǎng)的同時(shí)甚至拉動(dòng)電子產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)升級(jí)換代。

（一）固態(tài)鋰電池的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

電池作為電子產(chǎn)品的基礎(chǔ)組成元件，在電子產(chǎn)品的運(yùn)作中發(fā)揮著不可替代的作用，一定程度上決定了電子產(chǎn)品的性能和使用體驗(yàn)。固態(tài)鋰電池可以說(shuō)代表著電池發(fā)展的最前沿科技，在應(yīng)用上也有著許多顯著的優(yōu)勢(shì)。

1.輕便易攜。

由于固態(tài)鋰電池將內(nèi)部的電解液轉(zhuǎn)為固體，在同等的電量?jī)?chǔ)備下固態(tài)鋰電池的占地面積更小，也就更加輕便，利于攜帶和保存。固態(tài)鋰電池體積小而容量大，如果得到大規(guī)模應(yīng)用，會(huì)為人們的生活帶來(lái)很大便利。另外，固態(tài)鋰電池的輕便性帶來(lái)的又一好處是柔性較大，可塑性強(qiáng)，即便遭到彎折也不易損壞。固態(tài)鋰電池的這一性能為可折疊的極薄性電池的問(wèn)世提供了條件。

2.功率較大。

固態(tài)鋰電池內(nèi)部特殊的構(gòu)造和密度可以使大量的電子匯聚在電池一邊，使電池維持較大強(qiáng)度的電流，從而增加電池的功率和使用時(shí)間，能有效增強(qiáng)電子產(chǎn)品待機(jī)時(shí)間，也就更利于在電動(dòng)工具等電子產(chǎn)品方面的利用。

3.安全性能較好。

傳統(tǒng)液態(tài)電池在受到較猛烈的撞擊時(shí)極易發(fā)生爆破或燃燒，會(huì)對(duì)使用者的生命安全造成巨大危害。而固態(tài)鋰電池的在使用中及時(shí)發(fā)生事故，也不易發(fā)生燃燒或爆炸，極大程度地保障了使用者的生命財(cái)產(chǎn)安全。

4.可供使用時(shí)間較長(zhǎng)。

固態(tài)鋰電池的循環(huán)性良好。鋰電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)為固體電解質(zhì)，這就使鋰電池在電流通過(guò)的工作過(guò)程中，難以形成SEI膜和鋰樹(shù)枝狀物現(xiàn)象，明顯增加了鋰電池的使用時(shí)間。

（二）制約固態(tài)鋰電池大規(guī)模制造應(yīng)用的主要原因。

1.制造成本高。

固態(tài)鋰電池代表著電池制造業(yè)的前沿科技，制造成本遠(yuǎn)高于一般電池。高昂的制造成本導(dǎo)致了市場(chǎng)價(jià)格居高不下，一般電子產(chǎn)業(yè)規(guī)模較小，流動(dòng)資金不充足，購(gòu)買(mǎi)電池的預(yù)算也偏低，難以負(fù)擔(dān)固態(tài)鋰電池昂貴的價(jià)格，導(dǎo)致固態(tài)鋰電池在市面上尚未得到大范圍流通。固態(tài)鋰電池的制造成本較高在一定程度上制約了鋰電池市場(chǎng)占有率的提高，為我國(guó)鋰電池產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展增加了阻礙。

2.生產(chǎn)技術(shù)難度大。

固態(tài)鋰電池生產(chǎn)難度系數(shù)較大，這是制約固態(tài)鋰電池發(fā)展的又一重要因素。到目前為止，我國(guó)固態(tài)鋰電池的生產(chǎn)還存在一些尚未突破的重難點(diǎn)，批量生產(chǎn)方面也由于缺乏足夠的工藝支撐而無(wú)法實(shí)現(xiàn)。這就使固態(tài)鋰電池?zé)o法快速搶占市場(chǎng)，也降低了電池知名度，不利于對(duì)電池不了解的群體選擇使用。

二、固態(tài)鋰電池近期的技術(shù)進(jìn)展。

隨著新型電動(dòng)車(chē)等電力工具的不斷問(wèn)世，對(duì)電池的要求也不斷苛刻，要求電池兼具高安全性和大能量密度，以當(dāng)前情況來(lái)看，只有固態(tài)鋰電池的特性能夠完成這些要求。目前，我國(guó)固態(tài)鋰電池亟待解決的技術(shù)難點(diǎn)如下。

（一）鋰金屬在電池中的應(yīng)用存在困難。

鋰金屬比較活潑，極易與空氣中存在的氧氣等產(chǎn)生反應(yīng)，且鋰元素不耐高溫，化學(xué)性能不穩(wěn)定，這就給鋰金屬在固態(tài)電池的實(shí)際運(yùn)用提升了難度，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的安全性有待提高，由此也給電池生產(chǎn)帶來(lái)了一連串的困難。

（二）固態(tài)鋰電池的鍍膜存在困難。

在固態(tài)鋰電池氧化薄膜的生產(chǎn)中，由于該區(qū)域無(wú)法控制薄膜粒子的特殊尺寸和功率，所以薄膜的成功率相對(duì)較低，采用真空覆膜法才可以保持電解液的尺寸合適，提高薄膜制造的成功率。由此，在對(duì)固態(tài)鋰電池進(jìn)行覆膜時(shí)通常會(huì)采取真空覆膜、磁控濺射等方式，而當(dāng)前我國(guó)這些技術(shù)手段還不太成熟，這會(huì)造成產(chǎn)量偏低而制造價(jià)格偏高的結(jié)果。

雖然存在一定的技術(shù)薄弱點(diǎn)，現(xiàn)有生產(chǎn)水平也不夠高，但社會(huì)各階層幾乎都對(duì)固態(tài)鋰電池的未來(lái)發(fā)展持樂(lè)觀態(tài)度，認(rèn)為固態(tài)鋰電池全面替代現(xiàn)有鋰離子電池是不可逆轉(zhuǎn)的時(shí)代潮流。對(duì)此，筆者認(rèn)為，新技術(shù)的突破需要實(shí)踐數(shù)據(jù)和理論基礎(chǔ)的結(jié)合與統(tǒng)一，我國(guó)固態(tài)鋰電池發(fā)展任重而道遠(yuǎn)。雖然固態(tài)鋰電池總體發(fā)展模式向好，但保守估計(jì)，還需要稍長(zhǎng)的一段時(shí)間實(shí)現(xiàn)全國(guó)量產(chǎn)和商業(yè)化

三、結(jié)束語(yǔ)

固態(tài)鋰電池以其所具有的多種性能優(yōu)勢(shì)受到電子行業(yè)人士的青睞，但目前國(guó)內(nèi)對(duì)于該電池的制造技術(shù)還不成熟，工藝上還存有諸多亟待改良的地方。隨著社會(huì)各階層對(duì)固態(tài)鋰電池重視程度的提高，固態(tài)鋰電池的技術(shù)難點(diǎn)一定會(huì)盡快攻克，使該電池在市面上得以大范圍流通，從而大幅提高我國(guó)電子產(chǎn)品質(zhì)量，使我國(guó)電子行業(yè)得到一次飛躍。

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作者簡(jiǎn)介：

李躍飛，惠州億緯鋰能股份有限責(zé)任公司。