创新 • 创优 • 创见
2019年12月10日，中国工程院战略咨询中心、科睿唯安以及高等教育出版社在中国工程院联合发布《全球工程前沿2019》报告。
报告围绕9个领域，遴选出年度全球工程研究前沿93项和全球工程开发前沿94项。
据了解，其中电池方面的前沿工程占据两席，固态锂电池成为“官宣”发展趋势。
有关固态锂电池的工程前沿包括：机械与运载工程领域研究前沿中的高能固态锂电池；能源与矿业工程领域研究前沿中的全固态高能量密度锂电池和快速充电锂电池。
此前，工信部颁布的《中国制造2025》指明：“到2025年、2030年，我国动力电池单体能量密度分别需达到400Wh／kg、500Wh／kg”。
近几年传统液态锂电池能量密度不断提升，但面对300Wh／kg的天花板，理论能量密度达到700Wh／kg的固态电池已然承载起安全与能量密度全面提升的使命。
固态电池优势与瓶颈
传统锂电池由正极、隔膜、负极，加以电解液制造而成。而固态锂电池，顾名思义就是由固态电解质代替隔膜和电解液。
与传统锂电相比，固态电池有着高能量密度、高安全性、可实现薄膜柔性化等几个大优点，但目前固态电池依然未得到商用。
三大瓶颈限制固态电池商用：首先是固体电解质离子电导率低，导致其倍率性能整体偏低，内阻较大，因此暂时无法满足快充要求。其次是固体电解质机械性能差，再者是固体电极与固体电解质界面接触性差，这都会影响到固态锂电池循环寿命和倍率性能，此外成本高昂也是固态电池现存弊端。
目前固态电解质主要分为聚合物、氧化物和硫化物三种，但就目前来看其性能都难达到液态电解质水平，同时材料成本昂贵，加工难度极高，需要持续的投入。
固态电池发展现状
面对固态电池对新能源汽车发展的重要意义，各领域也在不断加大投入，以期尽快突破固态电池瓶颈。
日本：2018年，日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）启动了开发全固态电池的项目，计划2018－2022年的5年里将投入100亿日元。丰田、日产、本田技术研究所等车企，联合松下和杰士汤浅等电池企业，正在以“全日本”的体制进行开发。
韩国：2018年11月，LG化学、三星SDI和SK创新对外宣布，将联合成立1000亿韩元的基金，在固态电池、锂金属电池和锂硫电池领域进行技术研发。
欧洲：德国政府计划出资超10亿欧元支持一个电池研发联盟，其中包括瓦尔塔迈科电池、化工巨头巴斯夫以及福特位于德国的子公司福特德国，该联盟的重点便是固态电池的研发。
同时车企巨头也看中固态电池前景，大众此前以1亿美元入股固态电池创业公司QuantumScape并成为最大股东。QuantumScape拥有200多项固态电池技术专利和专利申请量，目标是在2025年前建立固态电池生产线。
宝马则在2017年与固态电池公司Solid Power合作共同开发全固态电池。
美国：美国拥有一大批高校衍生的初创企业，如QuantumScape、SEEO、Solid Power、Solid Energy Systems、Ionic Materials等，这些初创公司以其在固态电池技术方面的先进性，确保美国进入全球固态电池研究水平的第二梯队。
中国：中国包括宁德时代、赣锋锂业、北京卫蓝、国轩高科、珈伟股份、鹏辉能源、辉能科技、比亚迪等企业都已进行固态锂电池相关布局。
近日，电池企业公布最新进展。辉能科技透露，2017－2018年企业试产第一代固态动力电池，2020年将实现第一代固态动力电池1GWh的产能。北京卫蓝新能源也表示，2021年公司半固态车用动力电池将推向市场。
产能将成降本重要砝码
据数据显示，全球固态锂电池的需求量在2020年、2025年、2030年分别有望达到1．7GWh、44．2GWh、494．9GWh，2030年全球市场空间有望达到1500亿元以上。
而根据辉能此前测算，固态电池在产能达到20GWh时，其电芯成本仍是液态锂电池的1．1倍，而此时电池包成本可做到液态的98％。
因此对于成本问题，行业普遍认为，目前固态电池的生产成本中大多数为生产过程成本，未来生产规模扩大将成为降低电池的成本的重要砝码。
逐渐减少液体的使用，从半固态电池到准固态电池，最终迈向无液体的全固态电池，将是固态电池成熟发展的趋势。
作为新能源汽车发展的重要推进器，无论液态锂电池、固态电池、燃料电池甚至铝空气电池，都具备各自优劣，但迈向固态化已是目前锂电池大势所趋。
只是在新能源汽车未来的漫长发展路径里，固态电池或许是又一个美丽的停靠站。
