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)展一向牽動著人們的眼球。本文在分析目前固態(tài)鋰電池所占市場份額的基礎(chǔ)上，簡要敘述了我國固態(tài)鋰電池的發(fā)展現(xiàn)狀，并對鋰電池近年來的技術(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)用于電池陽極和電解質(zhì)的電池。相較于普通電池，固態(tài)鋰電池的開發(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，在未來幾年里市場占有率將逐年遞增。目前，固態(tài)鋰電池在歐美等發(fā)達(dá)國家應(yīng)用更為廣泛，歐美等國的知名電子企業(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)一步提高本國固態(tài)鋰電池生產(chǎn)技術(shù)，使本國（公司）在對固態(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，爭當(dāng)固態(tài)鋰電池行業(yè)魁首，對固態(tài)鋰電池未來的發(fā)展也是充滿信心。

與之相對應(yīng)的是，我國固態(tài)鋰電池產(chǎn)業(yè)尚處于初生階段，國內(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，市場競爭力較小。造成這一現(xiàn)狀的原因眾多，其中主要因素為我國電池起步比較晚，國家工業(yè)化水平偏低。我國工業(yè)長期以來以手工業(yè)為主導(dǎo)，科技創(chuàng)新能力有限，這導(dǎo)致國內(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，國家對固態(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)新能力為我國進(jìn)軍固態(tài)電池領(lǐng)域提供了條件，也為推進(jìn)我國固態(tài)鋰電池的發(fā)展蓄力。固態(tài)鋰電池的廣泛應(yīng)用將推動電池產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，在增強(qiáng)電子產(chǎn)品待機(jī)時(shí)長的同時(shí)甚至拉動電子產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)升級換代。

（一）固態(tài)鋰電池的應(yīng)用優(yōu)勢。

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。

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，在同等的電量儲備下固態(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，會為人們的生活帶來很大便利。另外，固態(tài)鋰電池的輕便性帶來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，會對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。

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的工作過程中，難以形成SEI膜和鋰樹枝狀物現(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)致了市場價(jià)格居高不下，一般電子產(chǎn)業(yè)規(guī)模較小，流動資金不充足，購買電池的預(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占有率的提高，為我國鋰電池產(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法實(shí)現(xiàn)。這就使固態(tài)鋰電池?zé)o法快速搶占市場，也降低了電池知名度，不利于對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。

隨著新型電動車等電力工具的不斷問世，對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)前情況來看，只有固態(tài)鋰電池的特性能夠完成這些要求。目前，我國固態(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，在對固態(tài)鋰電池進(jìn)行覆膜時(shí)通常會采取真空覆膜、磁控濺射等方式，而當(dāng)前我國這些技術(shù)手段還不太成熟，這會造成產(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，但社會各階層幾乎都對固態(tài)鋰電池的未來發(fā)展持樂觀態(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)，還需要稍長的一段時(shí)間實(shí)現(xiàn)全國量產(chǎn)和商業(yè)化

三、結(jié)束語

固態(tài)鋰電池以其所具有的多種性能優(yōu)勢受到電子行業(yè)人士的青睞，但目前國內(nèi)對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。隨著社會各階層對固態(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，從而大幅提高我國電子產(chǎn)品質(zhì)量，使我國電子行業(yè)得到一次飛躍。

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作者簡介：

李躍飛，惠州億緯鋰能股份有限責(zé)任公司。