當(dāng)前固態(tài)鋰電池的實(shí)際應(yīng)用情況怎么樣？

當(dāng)前實(shí)用化的固態(tài)鋰離子電池已經(jīng)體現(xiàn)了更高的安全性，但是電池容量普遍偏小，能量密度相比于主流液態(tài)鋰離子電池尚未體現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)，而且較高倍率充放電、循環(huán)壽命等性能不及液態(tài)鋰離子電池，成本也較高。所以其應(yīng)用在規(guī)模化車用之前，有望先從特種需求入手，如對(duì)倍率性能和循環(huán)壽命要求不高，但對(duì)安全性要求較高且具備一定能量密度需求的飛機(jī)、軍用等領(lǐng)域。

預(yù)計(jì)2020-2021年左右，固態(tài)鋰電即可在部分特種應(yīng)用方面取得一定市場(chǎng)規(guī)模。

在前期拓展應(yīng)用領(lǐng)域同時(shí)，固態(tài)鋰電技術(shù)將保持安全性優(yōu)勢(shì)，向高能量密度進(jìn)發(fā)；同步的整車實(shí)驗(yàn)也將逐步展開。

高能量密度固態(tài)鋰電的實(shí)用化或循如下途徑：從現(xiàn)有正負(fù)極、固體電解質(zhì)材料體系出發(fā)，尋找/優(yōu)化和鋰金屬/高比容量鋰合金及高比容量正極匹配的固體電解質(zhì)材料體系；固體電解質(zhì)用量?jī)?yōu)化；致密化；正極比容量提升；減少其他輔助組元用量；優(yōu)化正負(fù)極容量比例。

鑒于正負(fù)極容量比1：1的鋰金屬負(fù)極固態(tài)鋰電完全充放時(shí)電池不同部分的體積改變、界面位置/形貌變化和負(fù)極形貌變化極大程度地影響電池壽命，而負(fù)極合金化對(duì)此的改善潛力明顯，估計(jì)實(shí)用化的高安全性、高能量密度固態(tài)鋰電最終的材料體系為高壓高鎳三元正極或硫系正極、超薄層多元復(fù)合固體電解質(zhì)、鋰合金負(fù)極；單體能量密度接近400Wh/kg。

如果高性能國(guó)態(tài)鋰離子電池順利研發(fā)成功，且現(xiàn)有體系下的液態(tài)鋰離子電池也獲得充分優(yōu)化，不妨對(duì)二者進(jìn)行綜合比較，試看固態(tài)鋰離子電池能為純電動(dòng)乘用車帶來(lái)何種程度上的性能提升。對(duì)相應(yīng)時(shí)點(diǎn)的估計(jì)，預(yù)期2025年左右。（活性物質(zhì)方面，固態(tài)鋰電假設(shè)為高壓高鎳三元正極、鋰合金負(fù)極；液態(tài)鋰電假設(shè)為較高壓高鎳三元正極、硅碳負(fù)極）在電池性能的比較上，電池單體能量密度方面，固態(tài)鋰電高于液態(tài)鋰電；電池系統(tǒng)成組效率方面，固態(tài)鋰電受益于高安全性也更高；循環(huán)壽命和快充能力方面，固態(tài)鋰電較液態(tài)鋰電仍存差距。另外，固態(tài)鋰電的電導(dǎo)仍然較小并部分影響整車電耗。安全性方面國(guó)態(tài)鋰電更高。電池成本的比較上，中性估計(jì)高能量密度固態(tài)鋰電的綜合成本將和液態(tài)鋰電相近。

另外，鑒于固態(tài)鋰電在大倍率充放/應(yīng)對(duì)實(shí)際功率波動(dòng)方面仍然存在性能短板，我們構(gòu)想整車動(dòng)力構(gòu)型方案為增程式；由固態(tài)鋰電作為主要儲(chǔ)能裝置，并為其搭配高性能快充電池（擬采用快充型磷酸鐵鋰電池）進(jìn)行功率波動(dòng)平抑，以發(fā)揮固態(tài)鋰電優(yōu)勢(shì)并延長(zhǎng)電池包壽命。

我們選取B級(jí)純電動(dòng)SUV比亞迪唐EV作為參考車型。假設(shè)到2025年，其百公里電耗有較明顯下降，并分別搭載液態(tài)鋰電（能量型）和增程式構(gòu)型固態(tài)鋰電+液態(tài)鋰電（功率型），統(tǒng)一限定電池包質(zhì)量。假設(shè)屆時(shí)120kW功率的快充樁已較為普及，60kW功率的快充樁已普及。三者基本性能均可滿足乘用車一般性應(yīng)用。在關(guān)鍵的工況續(xù)航方面，采用增程式構(gòu)型的國(guó)態(tài)鋰電+功率型液態(tài)鋰電組合的車型領(lǐng)先對(duì)應(yīng)能量型液態(tài)鋰電車型150km，高達(dá)900km的工況續(xù)航可以認(rèn)為真正告別了里程焦慮；快充時(shí)間方面，能量型液態(tài)鋰電車型相對(duì)更短；安全性方面，國(guó)態(tài)鋰電+功率型液態(tài)鋰電的組合也相對(duì)更高。綜合考慮各種因素后我們認(rèn)為，如果材料-工藝-設(shè)備體系研發(fā)與量產(chǎn)進(jìn)展順利，增程式平臺(tái)設(shè)計(jì)合理優(yōu)化充分，采用增程式構(gòu)型的固態(tài)鋰電+功率型液態(tài)鋰電組合可能是以長(zhǎng)續(xù)航和高安全性為賣點(diǎn)，有較長(zhǎng)時(shí)間離網(wǎng)需求的純電動(dòng)車型的主要技術(shù)方案；而使用液態(tài)鋰離子電池技術(shù)的車型更可能依托發(fā)達(dá)的電力系統(tǒng)，在不同的續(xù)航里程-快充時(shí)間之間尋求平衡。固態(tài)鋰電或可引領(lǐng)純電動(dòng)汽車的下一次技術(shù)革新。