福特寶馬繼續加持，這家固態電池企業究竟有什么黑科技
時間:2021-05-18 09:38來源:汽車人參考 作者:綜合報道
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近期福特和寶馬加大了對美國初創企業Solid Power的投資，在全固態電池領域加速布局。對行業來說，Solid Power這家企業其實并不陌生，但往往以報道為主，真正有關其核心技術的探討很少。這里整理Solid Power核心技術點，與讀者分享。
固態電池起點：突破能量密度瓶頸
布局固態電池原因，Solid Power與Quantum Scape，以及國內衛藍等企業邏輯基本一致。
當前的液態鋰離子電池，正極采用三元高鎳，負極采用硅碳體系，能量密度在300-350Wh/kg左右會有一個天花板；但長續航里程的市場需求，需要動力電池的能量密度在這個基礎上還要有提高。
如果要繼續提高能量密度，比較好的方式是將負極換為鋰金屬，因為金屬鋰具有低的氧化還原電位和極高的理論比容量，是二次離子電池中比較理想的負極材料。
而采用鋰金屬負極，比較好的搭配就是固態電解質，突破能量密度的瓶頸，是固態電池的起因。
汽車人參考認為，全固態電池在技術層面主要有兩大難點：
第一，無論是聚合物、氧化物或者硫化物體系，需要找到一種合適的固態電解質材料，解決界面問題，使產品在能量密度、安全、快充、使用壽命、環境耐受性各項性能都能超過液態鋰離子電池。
而且，這種材料最好是已經廣泛應用，擁有穩定和完善的供應鏈，易于生產和可得。
第二，需要解決量產問題，從實驗線到中試線，包括材料、設備、工藝，最終如何穩定且低成本地轉移到量產線上。
這兩個問題的本質都是成本。
而Solid Power的賣點就是為了解決了這兩個問題：
一是Solid Power目前用于樣品生產的中試線（MWh級別），與常規鋰離子電池產線兼容，可以快速切換至量產線（GWh規模）。
Solid Power采用自制的硫化物固態電池質漿料（Slurry），并采用原位蒸發（Evaporating）固化方式，實現涂布成膜。
其正負極片的制造方式與現有液態鋰離子電池完全相同，同時免去了電解質的加注，以及大部分的化成工藝，實現以最少的固定資產投資快速量產。
二是通過設計優化，降低成本，實現能量密度提升。
通過減少電解質隔膜的厚度，從50微米降低到25微米，提高三元材料在正極的占比，Solid Power計劃在2022年-2023年使得能量密度達到470Wh/kg（質量）和1000 Wh/L（體積）的目標。
Solid Power的產品和性能
Solid Power主要有兩大產品：
一是軟包固態電池電芯，已經開始生產20Ah的產品，并計劃于2022年試生產100Ah的大容量產品。
二是硫化物固體電解質，通過自制的硫化鋰（Li2S）前驅體，在鋰金屬負極表面形成保護層，保證高離子電導率同時，能防止鋰枝晶的生長，這是Solid Power的核心技術。
該固態電解質，可以采用同樣的設備和工藝，通過適配不同的正負極材料，滿足快充、低溫、低成本、高安全等不同要求，可用于汽車、消費電子等領域。
Solid Power目前已經得到了包括福特、寶馬、現代眾多車企以及三星、A123等電池企業的投資，且與福特和寶馬簽訂了共同開發協議。
截止去年11月，Solid Power已經向七家車企以及四家電池廠商交付了450套樣品，用于樣件測試。
目前顯示產品可以在70攝氏度實現5C快充，其日歷壽命優于液態鋰離子電池，而且無需進行電池包的冷卻。
參考小結
在電動化賽道上，固態電池是最有可能，也很可能是唯一能對目前動力電池產業產生巨大影響的新技術，其核心是材料和量產能力。
如果Solid Power提供的數據屬實，那么全固態電池商業化產品很快就會出現在市面上（預計2023-2025年），再過兩到三年，實現產業化固態電池就會到來（預計2026-2028年）。
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