【研究背景】

傳統(tǒng)的液態(tài)鋰離子電池面臨著較差的安全性和受限的能量密度等諸多挑戰(zhàn)，而基于固態(tài)電解質(zhì)的固態(tài)鋰電池是下一代電池技術(shù)中最具潛力的方向之一。近年來(lái)，中國(guó)、日本、韓國(guó)、美國(guó)在固態(tài)鋰離子電池的基礎(chǔ)科學(xué)研究及產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展中都取得了諸多突破。尤其在中國(guó)，固態(tài)鋰電池方興未艾。目前我國(guó)在全固態(tài)鋰電池領(lǐng)域論文發(fā)表量排名第一，專利申請(qǐng)量?jī)H次于日本排名第二。這些成果都反映了我國(guó)在固態(tài)電池研究中具有較為深厚的積累。

本文主要回顧了2021年來(lái)國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)界發(fā)表的固態(tài)鋰電池研究論文以及國(guó)內(nèi)公司有關(guān)固態(tài)鋰電池產(chǎn)業(yè)化的最新進(jìn)展。本文詳細(xì)討論了國(guó)內(nèi)該領(lǐng)域研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展。包括中國(guó)科研工作者在硫化物電解質(zhì)、氧化物電解質(zhì)、聚合物電解質(zhì)以及鹵化物電解質(zhì)領(lǐng)域的最新代表性工作成果，總結(jié)了這些固態(tài)電解質(zhì)在空氣穩(wěn)定性、正負(fù)極界面、體相離子電導(dǎo)率以及成膜等問(wèn)題中存在的挑戰(zhàn)及解決方法，并對(duì)衛(wèi)藍(lán)新能源、恩力動(dòng)力、蜂巢能源、贛鋒鋰業(yè)、清陶能源和輝能科技等固態(tài)電池公司的最新產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展進(jìn)行了介紹。

【國(guó)內(nèi)固態(tài)鋰離子電池基礎(chǔ)科學(xué)研究進(jìn)展】

2.1 硫化物固態(tài)電解質(zhì)

硫化物固態(tài)電解質(zhì)具有優(yōu)異的機(jī)械延展性和能夠媲美液態(tài)電解液的高離子電導(dǎo)率（最高可達(dá)25 mS/cm），是最有希望能夠?qū)崿F(xiàn)高能量密度全固態(tài)電池的電解質(zhì)材料之一。代表性的硫化物電解質(zhì)包括Li6PS5Cl(LPSCl)、Li3PS4、Li7P3S11、Li10GeP2S12(LGPS)等等。

硫化物電解質(zhì)存在空氣穩(wěn)定性差、電化學(xué)窗口窄、與高壓陰極及鋰金屬陽(yáng)極化學(xué)/電化學(xué)不相容等問(wèn)題。此外，硫化物電解質(zhì)的熱穩(wěn)定研究工作也較為匱乏。

最近，針對(duì)其熱穩(wěn)定性問(wèn)題，中科院物理所提出了一個(gè)新型理論模型并定義了一個(gè)新的熱力學(xué)參數(shù)Th來(lái)定量計(jì)算并預(yù)測(cè)硫化物固態(tài)電解質(zhì)的本征熱穩(wěn)定性。針對(duì)其空氣穩(wěn)定性問(wèn)題，近期許多工作都基于軟硬酸堿(HSAB)理論，聚焦于用O或者I部分替代S2-陰離子以及利用軟酸（Sn、Sb、In等）替代P5+。除了摻雜，設(shè)計(jì)以軟酸為中心陽(yáng)離子的新材料也是提升硫化物電解質(zhì)空氣穩(wěn)定性的一種良好策略，例如Li3.875Sn0.875As0.125S4。另外，在硫化物電解質(zhì)表面構(gòu)建保護(hù)性涂層（如由氟化聚硅氧烷包覆的 Li1.4Al0.4Ti1.6(PO4)3納米粒子層）以抵抗O2、水以及有機(jī)溶劑的化學(xué)侵蝕也是一項(xiàng)有效的策略。

圖1. 硫化物電解質(zhì)熱穩(wěn)定性和空氣/水穩(wěn)定性相關(guān)研究。(a) 摻雜改性的 Li3PS4的熱穩(wěn)定性參數(shù)Th值，摻雜元素所在的顏色越紅表示Th值越大，摻雜的Li3PS4的熱穩(wěn)定性越好；（b）暴露在潮濕空氣中時(shí)，Li7Sb0.05P2.95S10.5I0.5和 Li7P3S11固態(tài)電解質(zhì)樣品產(chǎn)生的 H2S氣體量; （c） Li4–xSn1–xAsxS4的室溫離子電導(dǎo)率隨取代比例 x 的變化;（d）表面包覆及未包覆保護(hù)層的Li6PS5Cl膜在水滴不斷滴落的情況下的形態(tài)變化。

硫化物與高壓氧化物正極界面主要存在著三個(gè)問(wèn)題：1.界面（電）化學(xué)副反應(yīng)。2.由于正極活性物質(zhì)在循環(huán)過(guò)程中體積會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致界面孔洞的形成，差的界面接觸會(huì)迅速增加電池內(nèi)阻，降低電池容量。3. 陰極和硫化物固態(tài)電解質(zhì)在界面處形成空間電荷層，導(dǎo)致離子在該區(qū)域的遷移勢(shì)壘較高。另外，正極中的導(dǎo)電碳也可以加速硫化物電解質(zhì)的分解。

為了解決硫化物電解質(zhì)與高壓正極材料界面問(wèn)題，近期的主要工作圍繞在正極活性物質(zhì)改性（如硫化LiNi0.5Mn1.5O4正極）、人工界面層構(gòu)筑（如Li0.35La0.55TiO3、Li2CoTi3O8、LiZr2(PO4)3層等）以及電解質(zhì)改性（如氧摻雜的Li6PS4.75ClO0.25）三大方面。

為了得到更穩(wěn)定的復(fù)合正極，還需要關(guān)注正極活性物質(zhì)以及電解質(zhì)顆粒的粒徑、結(jié)晶度和質(zhì)量比，此外還可以利用雙載流子導(dǎo)體構(gòu)建全電化學(xué)活性的固態(tài)正極。另外，有機(jī)正極材料搭配硫化物電解質(zhì)組裝全固態(tài)電池近期受到了更多的關(guān)注。有機(jī)電極材料具有高理論比容量、低成本、結(jié)構(gòu)豐富以及環(huán)境友好性等優(yōu)點(diǎn)。聚（三硫氰尿酸）（PTTCA）和有機(jī)醌正極 5,7,12,14-并五苯四酮 (PT)正極材料在硫化物基固態(tài)電池中得到驗(yàn)證。

圖2. 硫化物電解質(zhì)與正極界面相關(guān)研究。（a）雙載流子導(dǎo)體(Mo6S8)構(gòu)建的全電化學(xué)活性固態(tài)正極示意圖；（b）由不同粒徑的NCM和硫化物電解質(zhì)組成的復(fù)合正極結(jié)構(gòu)示意圖；（c）在 LCO 表面原位形成Li2CoTi3O8 涂層的流程示意圖; (d)單晶和多晶NCM811復(fù)合正極在電極壓制過(guò)程和電化學(xué)循環(huán)過(guò)程中的截面形貌變化示意圖;(e) 基于PTTCA有機(jī)正極的硫化物全固態(tài)電池循環(huán)性能；（f）基于PT正極和硫化物電解質(zhì)的全固態(tài)電池長(zhǎng)循環(huán)性能。

在負(fù)極側(cè)，硫化物與金屬鋰的界面主要存在著鋰枝晶生長(zhǎng)、界面副反應(yīng)以及循環(huán)過(guò)程中固固接觸變差三個(gè)問(wèn)題。

為了提高硫化物電解質(zhì)對(duì)金屬鋰的穩(wěn)定性，通常的方法是構(gòu)筑人工界面層、電解質(zhì)本體元素?fù)诫s以及鋰負(fù)極改性。良好的人工界面層有助于避免電解質(zhì)的界面副反應(yīng)，同時(shí)抑制鋰枝晶的產(chǎn)生。近期報(bào)道的界面層材料有Al2O3、BiBr3、聚（碳酸亞丙酯）（PPC）、LixSiOy等等。對(duì)硫化物電解質(zhì)進(jìn)行摻雜改性可以在保證其高的離子電導(dǎo)率的同時(shí)提高其對(duì)鋰的本征穩(wěn)定性，如Li5.6PS4.6I1.4、Li6.25PS4.75N0.25Cl等。

另外，選用鋰合金材料替代純鋰金屬負(fù)極是比較可行的方案。然而在大電流(如3.8 mA cm-2 )和高面容量(如4 mAh cm-2 )下，硫化物電解質(zhì)中也會(huì)發(fā)生Li-In枝晶的生長(zhǎng)。其他含鋰負(fù)極材料如Li-Bp-DME液態(tài)負(fù)極也具有一定的潛力。

圖3. 硫化物電解質(zhì)和負(fù)極界面相關(guān)研究。（a）LPS電解質(zhì)內(nèi)部鋰沉積過(guò)程的原位光學(xué)觀察；（b）Li@LPSNC-0.25||LPSC||LCO全固態(tài)電池示意圖；（c）LGPS與金屬Li或者In負(fù)極界面處的鋰沉積/剝離差異示意圖；（d）循環(huán)前后電池中 LPSCl-Li 和 LPSCl-LiIn 界面演變示意圖；（e）基于液態(tài)Li-Bp-DME負(fù)極和硫化物電解質(zhì)的對(duì)稱電池模型。

目前，使用無(wú)機(jī)固態(tài)電解質(zhì)的全固態(tài)電池大多在加壓模具電池中完成，為了實(shí)現(xiàn)高能量密度的全固態(tài)電池，需要減薄電解質(zhì)的厚度并組裝軟包電池。

制備薄硫化物電解質(zhì)膜的方法主要包括三類：第一種是通過(guò)將電解質(zhì)和粘結(jié)劑混合制成漿料然后經(jīng)過(guò)涂布、干燥等后處理過(guò)程得到自支撐膜，如制備均相聚多巴胺層包覆的硫化物電解質(zhì)膜。第二種是先制備好柔性聚合物骨架，然后將電解質(zhì)漿料灌入其中，然后進(jìn)行干燥和熱壓得到薄膜。例如，可先通過(guò)靜電紡絲技術(shù)制備聚（偏二氟乙烯-co-三氟乙烯）多孔骨架，然后將Li6PS5Cl電解質(zhì)漿料澆筑其中，制備得到30-40 μm厚的電解質(zhì)膜，可實(shí)現(xiàn)20000圈71%的容量保持率。

第三種直接將電解質(zhì)粉末和粘結(jié)劑干混，再進(jìn)行加壓成型。干法工藝通常采用PTFE作為粘結(jié)劑，近期也開(kāi)發(fā)了丁苯橡膠 (SBR)粘結(jié)劑，避免了有機(jī)溶劑的使用，所以這種方法尤其適用于對(duì)溶劑高敏感的硫化物電解質(zhì)。而且由于需要的粘結(jié)劑含量少，通常制備的電解質(zhì)膜具有高的離子電導(dǎo)率。

圖4. 硫化物電解質(zhì)膜相關(guān)研究。（a）多巴胺包覆的硫化物固體電解質(zhì)薄膜制備示意圖；（b）通過(guò)靜電紡絲-滲透熱壓法制備互穿 LPSCl@P(VDF-TrFE)電解質(zhì)膜的示意圖；（c）以纖維素層作為骨架的硫化物電解質(zhì)膜;（d）干法制備硫化物電解質(zhì)膜的流程示意圖。

2.2 氧化物固態(tài)電解質(zhì)鋰電池研究進(jìn)展

以石榴石型Li7La3Zr2O12（LLZO）為代表的氧化物電解質(zhì)具有諸多優(yōu)勢(shì)，例如高離子電導(dǎo)率（室溫下約 10-3 S/cm），寬的電化學(xué)穩(wěn)定窗口, 對(duì)金屬鋰具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性等等62。除了石榴石型，氧化物電解質(zhì)還存在鈣鈦礦型Li3xLa(2/3)-x□(1/3)-2xTiO3 (LLTO, □ 是空位)、反鈣鈦礦型Li3OCl、鈉超離子導(dǎo)體 （NASICON）結(jié)構(gòu)如Li1+xAlxTi2?x (PO4)3 (LATP) 和 Li1+xAlxGe2?x (PO4)3 (LAGP)、鋰超離子導(dǎo)體（LISICON）結(jié)構(gòu)如Li16?2xMx(TO4)4以及LiPON等。

近日，國(guó)內(nèi)研究人員還開(kāi)發(fā)了一種新的電解質(zhì)Li3Zr2Si2PO12。該新型電解質(zhì)材料具有高達(dá)3.59 mS/cm的電導(dǎo)率以及優(yōu)異的空氣穩(wěn)定性和對(duì)鋰穩(wěn)定性，是一種具有商業(yè)前景的固態(tài)電解質(zhì)材料。盡管大多數(shù)氧化物電解質(zhì)具有寬的電化學(xué)穩(wěn)定窗口和更好的氧化穩(wěn)定性，但為了保證剛性氧化物電解質(zhì)與陰極材料的界面良好接觸，往往需要高溫?zé)Y(jié)，這會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的界面化學(xué)副反應(yīng)，因此需要引入燒結(jié)助劑（如Li2OHCl0.9Br0.1）或者類粘結(jié)劑（如Li3PO4）。另外，開(kāi)發(fā)凝膠聚合物電解質(zhì)界面層（如丁二腈）以及構(gòu)建三維固態(tài)電解質(zhì)框架對(duì)于增強(qiáng)固固接觸降低界面阻抗也具有很大的幫助。

圖5. 氧化物電解質(zhì)及其正極界面相關(guān)研究。（a）保留Na3Zr2Si2PO12鈉超離子導(dǎo)體多面體骨架,Na+向Li+離子演化。（b）NCM811與LLZTO引入Li3PO4界面層示意圖；（c）使用有限的鋰金屬和LFP在各種 N/P 比下的全固態(tài)電池循環(huán)性能；（d）不同配置的陰極/LLZO界面示意圖。

雖然石榴石型電解質(zhì)對(duì)金屬鋰具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，但是依然存在嚴(yán)重的界面接觸不良和鋰枝晶生長(zhǎng)的問(wèn)題。LLZO電解質(zhì)的表面缺陷、對(duì)金屬鋰的浸潤(rùn)性和自身的相對(duì)密度會(huì)影響其極限電流密度數(shù)值。

為了提升氧化物電解質(zhì)抑制鋰枝晶的能力，多數(shù)研究工作集中在電解質(zhì)改性、構(gòu)筑人工界面層、以及鋰負(fù)極改性三種策略上。

對(duì)電解質(zhì)的改性主要包括清除表面雜質(zhì)（如納秒激光清潔技術(shù)）、設(shè)計(jì)多層電解質(zhì)結(jié)構(gòu)（Ti-LLZTO/LLZTO）以及體相摻雜(摻入La2O3納米粒子、Li6Zr2O7)等。在氧化物/鋰金屬界面處構(gòu)筑的人工界面層主要包括兩類：只具有離子電導(dǎo)性的界面層以及具有電子離子混合導(dǎo)電性質(zhì)的界面層。離子導(dǎo)電層包括聚丙烯酸層（PAA）、MOF@PEO復(fù)合層、三維交聯(lián)的LiF-LiCl多孔層、Al2O3和 Ta2O5納米薄膜等。混合離子/電子導(dǎo)電層例如Li2S/LixSn、Cu摻雜的Li3Zn合金層等等。鋰負(fù)極改性通常是向熔融鋰中加入一些添加劑（如Si3N4、Ti3C2Tx、α-MoO3、TiO2 納米纖維和Cu納米線）制備復(fù)合鋰負(fù)極，這些復(fù)合負(fù)極通常對(duì)固態(tài)電解質(zhì)具有更好的潤(rùn)濕性。

圖6. 氧化物電解質(zhì)和鋰金屬負(fù)極界面相關(guān)研究。（a）不同電流下，鋰枝晶在Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12電解質(zhì)中的生長(zhǎng)過(guò)程，其中上面三小圖為100 μA的電流，下面三小圖為500 μA的電流;（b）LLZTO 上 Li2CO3形成和激光清洗過(guò)程的示意圖；（c）Ti-LLZTO/LLZTO雙層電解質(zhì)抑制鋰枝晶生長(zhǎng)示意圖；（d）LZO 添加劑的作用示意圖。

圖7. 氧化物電解質(zhì)和鋰金屬負(fù)極界面相關(guān)研究。（a）不同界面處鋰枝晶生長(zhǎng)的示意圖,從左到右分別為L(zhǎng)LZTO/Li 界面、LLZTO@Au/Li 界面和 LLZTO@EBS/Li 界面；（b）在LAGP與鋰金屬之間構(gòu)筑MOF@PEO復(fù)合層；（c）Li/CF-LLZTO界面的構(gòu)建過(guò)程示意圖和層的主要功能說(shuō)明；（d）形成金屬氧化物納米薄膜的配位輔助沉積工藝示意圖；（e）Li-Si-N熔體和Li熔體分別與LLZTO表面的接觸角。

2.3 聚合物固態(tài)電解質(zhì)鋰電池研究進(jìn)展

聚合物固態(tài)電解質(zhì)（SPE）由聚合物基體和鋰鹽構(gòu)成，聚合物基體主要包括聚環(huán)氧乙烷（PEO）、聚丙烯腈 (PAN)、聚偏二氟乙烯（PVDF）、聚碳酸亞丙酯（PPC）、聚碳酸亞乙烯酯（PVC）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等等。

相比于無(wú)機(jī)固態(tài)電解質(zhì)，聚合物電解質(zhì)彈性高、機(jī)械加工性能優(yōu)異、與電極材料接觸好，更易于實(shí)現(xiàn)規(guī)?；圃?。另外，聚合物電解質(zhì)層能夠?qū)崿F(xiàn)極低的厚度，組裝的固態(tài)電池因而具有更低的阻抗和更高的能量密度。聚合物電解質(zhì)的一大缺點(diǎn)是其室溫離子電導(dǎo)率較低，為了增強(qiáng)其離子電導(dǎo)率，常常會(huì)加入一些無(wú)機(jī)材料制備得到復(fù)合聚合物電解質(zhì)，這些無(wú)機(jī)材料可為惰性的非鋰離子導(dǎo)體，也可以為無(wú)機(jī)固態(tài)電解質(zhì)材料。

近期，LiI、Mo2C、g-C3N4、Li2B12H12以及MOF和COF等無(wú)機(jī)填料被證明能夠提升復(fù)合聚合物電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率。另外，青島能源所提出了一種制備復(fù)合聚合物電解質(zhì)的新策略，即首先制備自支撐的3D多孔無(wú)機(jī)固態(tài)電解質(zhì)（如Li6PS5Cl、Li10GeP2S12、Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3）骨架，然后向其中加入聚合物前體液，經(jīng)過(guò)原位聚合后即可制得機(jī)械性能良好且離子電導(dǎo)率高的復(fù)合電解質(zhì)。

為了進(jìn)一步提高聚合物電解質(zhì)對(duì)高壓正極的穩(wěn)定性，可以在正極材料表面構(gòu)建界面層如芳香族聚酰胺納米界面層，另外加入一些無(wú)機(jī)顆粒如SiO2納米粒子也可以提高電解質(zhì)的電化學(xué)穩(wěn)定窗口。為了提高聚合物電解質(zhì)對(duì)金屬鋰負(fù)極的穩(wěn)定性，主要的策略是加入無(wú)機(jī)填料（如硅納米顆粒）或者構(gòu)建人工界面層（LiF/Li3Sb層）。

圖8. 聚合物電解質(zhì)相關(guān)研究。（a）10 μm厚PMMA-PS-PE復(fù)合聚合物膜的制備過(guò)程示意圖；（b）MOF+聚合物不對(duì)稱復(fù)合SPE制備示意圖；（c）具有 3D 硫化物骨架的原位聚合復(fù)合電解質(zhì)制備示意圖；（d）NCM和SPE之間有和沒(méi)有芳香族聚酰胺納米界面層對(duì)循環(huán)穩(wěn)定性的影響示意圖；（e）PEO中Si粒子和鋰枝晶反應(yīng)示意圖；（f）有和沒(méi)有 I2 作為添加劑的 LFP/Li 電池中 PEO 電解質(zhì)和鋰金屬之間的界面示意圖。

2.4 鹵化物固態(tài)電解質(zhì)鋰電池研究進(jìn)展

近兩年來(lái)，金屬鹵化物電解質(zhì)(Li-M-X,M為金屬,X = F,Cl,Br,I)由于具有寬電化學(xué)穩(wěn)定窗口、良好的離子導(dǎo)電率以及與氧化物正極材料的高相容性等優(yōu)點(diǎn)而受到越來(lái)越多的關(guān)注。

在國(guó)內(nèi)，Shi等合成了一種新的鹵化物電解質(zhì) Li3HoBr6，其在室溫下展現(xiàn)出1.1 mS/cm的高離子電導(dǎo)率，并具有寬的電化學(xué)穩(wěn)定窗口(1.5-3.3 V)和較好的對(duì)鋰金屬的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性。為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)高性價(jià)比的金屬鹵化物電解質(zhì)，近期中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)通過(guò)球磨法制備了電導(dǎo)率0.81 mS/cm的新型鹵化物電解質(zhì)材料Li2ZrCl6。除了原材料比其他氯化物電解質(zhì)便宜外，Li2ZrCl6還具有良好的濕度穩(wěn)定性和對(duì)鋰金屬的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性。

目前對(duì)鹵化物電解質(zhì)的空氣穩(wěn)定性和遇濕降解機(jī)制研究較少，王等發(fā)現(xiàn)Li3InCl6的吸水率比 Li3YCl6 快，而 Li3YCl6 的吸水量大于 Li3InCl6。吸水過(guò)程中，Li3InCl6先形成結(jié)晶水合物，然后部分分解為InCl3和LiCl，其中InCl3進(jìn)一步水解產(chǎn)生酸，最后有In2O3雜質(zhì)產(chǎn)生。在Li3InCl6表面涂覆Al2O3可有效提高其空氣穩(wěn)定性。另外，對(duì)Li3InCl6進(jìn)行氟摻雜，由于晶體結(jié)構(gòu)中Li-F鍵的形成，氟化的電解質(zhì)表現(xiàn)出增強(qiáng)的對(duì)水穩(wěn)定性。

圖9. 鹵化物電解質(zhì)相關(guān)研究。（a）Li3HoBr6的弛豫結(jié)構(gòu)；（b）合成不同氯化物固態(tài)電解質(zhì)所需的原料價(jià)格；（c）Li|LZrC|Li 電池循環(huán)曲線；（d）Li3InCl6在空氣環(huán)境中的反應(yīng)機(jī)理示意圖。

【國(guó)內(nèi)固態(tài)鋰電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展】

近年來(lái)，我國(guó)政府多次通過(guò)政策鼓勵(lì)發(fā)展固態(tài)鋰電池。例如，國(guó)務(wù)院2020年10月下發(fā)的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021—2035年)》中寫道“加快全固態(tài)動(dòng)力電池技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”。同一時(shí)間中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》也提到 “固態(tài)電池研發(fā)力度加大，并布局全固態(tài)鋰離子和鋰硫電池等新體系電池研發(fā)?！?u>并提出電池總體目標(biāo)是高比能量電池在2025年達(dá)到350 Wh/kg，2030年達(dá)到400 Wh/kg，2035年達(dá)到500 Wh/kg。

在國(guó)家政策的號(hào)召以及市場(chǎng)巨大需求的推動(dòng)下，國(guó)內(nèi)諸多電池企業(yè)邁入了固態(tài)電池研發(fā)領(lǐng)域，這些企業(yè)包括衛(wèi)藍(lán)新能源、寧德時(shí)代、恩力動(dòng)力、蜂巢能源、贛鋒鋰業(yè)、清陶能源和輝能科技等等，近兩年來(lái)這些企業(yè)的電池研發(fā)進(jìn)一步提速，目前已經(jīng)取得了豐碩的成果。

衛(wèi)藍(lán)新能源公司主打半固態(tài)電池，早在2018 年，其通過(guò)原位固化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了300+ Wh/kg的固態(tài)電池。其在今年初宣布和蔚來(lái)汽車合作，將其固態(tài)電池產(chǎn)品應(yīng)用于ET7車型，其固態(tài)電池包電量為150 kWh,可以實(shí)現(xiàn)1000公里的續(xù)航里程、單體能量密度360Wh/kg。衛(wèi)藍(lán)新能源目前正在建設(shè)一條2 GWh的規(guī)模化固液混合固態(tài)動(dòng)力電池生產(chǎn)線，以實(shí)現(xiàn)2022年底到2023年初量產(chǎn)固態(tài)電池。

清陶能源的半固態(tài)電池基于氧化物固液混合電解質(zhì)，在2021年9月，其QT-360高能量密度產(chǎn)品在國(guó)家機(jī)動(dòng)車產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（上海）完成國(guó)家強(qiáng)檢認(rèn)證測(cè)試。該產(chǎn)品電池單體實(shí)測(cè)放電容量（1/3C）超過(guò)116 Ah，能量密度為368 Wh/kg。2022年2月，清陶新能源固態(tài)鋰電池10 GWh產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目在蘇州昆山正式開(kāi)工。

輝能科技公司預(yù)備量產(chǎn)的半固態(tài)電池基于氧化物固液混合電解質(zhì)。其采用SiOx/石墨陽(yáng)極的半固態(tài)電池可實(shí)現(xiàn)能量密度為440~485 Wh/L，循環(huán)壽命超過(guò)1000次，并可用5C快速充電，預(yù)計(jì)于2022年底量產(chǎn)。此外該公司已制造出固態(tài)鋰金屬原型電池，能量密度可達(dá)383Wh/kg和1025 Wh/L，可在室溫下循環(huán)500次。公司將于2023年試產(chǎn)全固態(tài)電池，2024年量產(chǎn)。

贛鋒鋰業(yè)公司在2021年12月推出其第一代固態(tài)電池，該電池基于固液混合電解質(zhì)，其中包含氧化物電解質(zhì)，并使用石墨作為負(fù)極，實(shí)現(xiàn)了240 Wh/kg-280 Wh/kg的能量密度。公司正在進(jìn)行第二代全固態(tài)電池的開(kāi)發(fā)，能量密度將超過(guò)360 Wh/kg。2022年1月，贛鋒鋰業(yè)聯(lián)合東風(fēng)汽車公司發(fā)布了50臺(tái)E70固態(tài)電池示范運(yùn)營(yíng)車輛。其規(guī)劃的2 GWH第一代固態(tài)電池產(chǎn)能將在2022年逐步釋放。

蜂巢能源對(duì)硫化物和氧化物固態(tài)電解質(zhì)均有涉及。目前開(kāi)發(fā)的基于硫化物固態(tài)電解質(zhì)和NCM/Li-In電極原型電池能夠?qū)崿F(xiàn)4 mAh/cm2正極面容量，32℃下1 C放電比容量204.5 mAh/g,1000圈循環(huán)容量保持率為89.5%。目前開(kāi)發(fā)的基于三元高鎳正極和合金負(fù)極的安時(shí)級(jí)全固態(tài)電池可實(shí)現(xiàn)350 Wh/kg的能量密度，電池可承受200℃的熱沖擊和針刺實(shí)驗(yàn)。

恩力動(dòng)力研發(fā)基于硫化物電解質(zhì)體系的全固態(tài)電池。根據(jù)最新公開(kāi)數(shù)據(jù)，該公司的硫化物電解質(zhì)全固態(tài)原型電池可實(shí)現(xiàn)-40-100℃穩(wěn)定工作溫度區(qū)間、5C以上充放電、室溫1C下循環(huán)1000圈容量衰減20%。其硫化物全固態(tài)軟包電池，基于NCM811正極和鋰負(fù)極，多層百毫安時(shí)級(jí)別軟包，100圈實(shí)現(xiàn)容量保持80%以上。

由上可知，中國(guó)固態(tài)企業(yè)主要選擇基于固液混合電解質(zhì)的半固態(tài)電池和硫化物基全固態(tài)電池兩種研發(fā)路線。雖然添加液態(tài)電解質(zhì)可能會(huì)在一定程度上降低熱穩(wěn)定性，但采用固液混合電解質(zhì)大規(guī)模生產(chǎn)半固態(tài)電池的工藝更兼容目前液態(tài)鋰離子電池的制造技術(shù)和設(shè)備。綜合考慮材料和設(shè)備等這些因素，半固態(tài)電池在短期內(nèi)更具可行性，而且已經(jīng)處于量產(chǎn)前夜。

從披露的信息來(lái)看，中國(guó)在半固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中似乎處于領(lǐng)先地位，而對(duì)于全固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化，我們距離三星SDI、豐田、Solid Power、Quantum scape等領(lǐng)先企業(yè)還有一定的距離。

【總結(jié)】

雖然我國(guó)目前在固態(tài)鋰電池基礎(chǔ)科學(xué)研究和產(chǎn)業(yè)化探索中取得了很多突破，但是目前實(shí)驗(yàn)室級(jí)全固態(tài)電池和商用電池之間仍然存在許多差距，例如固態(tài)電解質(zhì)的低成本和高效率量產(chǎn)、制造具有高機(jī)械強(qiáng)度和離子電導(dǎo)率的薄電解質(zhì)膜層、高負(fù)載電極片的制備、正負(fù)極和電解質(zhì)的良好接觸以及全固態(tài)軟包電池的組裝等等。

另外，考慮到實(shí)用化的固態(tài)軟包電池在循環(huán)過(guò)程中存在諸如氣體釋放、界面副反應(yīng)、界面接觸損失等問(wèn)題，未來(lái)需要開(kāi)發(fā)適配于固態(tài)電池研究的失效分析技術(shù),尤其是無(wú)損研究技術(shù)。

雖然全固態(tài)鋰離子電池的實(shí)際應(yīng)用還需要一段時(shí)間，但幸運(yùn)的是目前能量密度超過(guò)300 Wh/kg的半固態(tài)電池已經(jīng)處于量產(chǎn)前夜，相信通過(guò)整個(gè)電池產(chǎn)業(yè)鏈更緊密的合作以及所有科研人員和工程師的共同努力，全固態(tài)電池的量產(chǎn)會(huì)早日到來(lái)。