固态电解质类型及相关特性梳理-电子发烧友网

固态电解质的不可燃烧性可以完美解决锂电池的安全问题，而且可以将锂金属负极和高压正极匹配做成更高能量密度的全固态锂电池，成为极具前景的下一代动力电池技术；固态电解质的离子电导率无法达到商业要求，相较有机液态电解质仍有较大差距。进展方面，硫化物在商业化方面的进展较为领先，解决硫化物的界面及其稳定性应该是全固态主要的发展方向之一。

固态电解质类型及相关特性梳理

技术路径：电芯内液体含量逐年减少，液态电解液逐渐转变为固液混合电解液，最终被全固态所取代；负极中锂金属的含量逐渐增加，最终达到以纯锂金属为负极材料的全固态电池；正极由LFP/NCM等材料逐步转化为以硫和空气为正极材料的全固态电池。固态电池发展路径

硫化物目前在商业化方面的进展较为领先，丰田的技术路线即为硫化物，其具有高离子电导率和固有的柔软特性和良好的机械强度，但同时具有与锂金属的不相容性和空气敏感性，且与电极间的阻抗过高；电池容量与循环性能仍远低于传统有机电解液电池，未来将硫化物固态电解质与聚合物固态电解质进行复合是解决此类缺陷的方向之一。固态电池的诞生将会对目前的液态电池造成革命性的改变，如材料方面固态电解质、Bi-Polar新型箔材料将成为新兴材料，而对金属锂箔材的需求将会继续增大，同时大型平面叠片机将成为装配生产线的主宰，与此同时隔膜、电解液、壳/盖等零部件、PACK热管理将不再需要，而且铜箔、铝箔、石墨材料会因为Bi-Polar新型箔材料以及锂金属的竞争或将退出锂电池行业。

兴起的行业

1、固态电解质化工产业兴起 2、Bi-Polar新型箔材料将出现并形成巨大产业 3、金属锂将供不应求 4、大型平面叠片机将成为装配生产线的主宰 5、适合固态电解质的新型投料、混浆将出现

消退或退出的行业

1、隔膜和电解液产业将消失 2、铜箔、铝箔产业面临Bi-Polar材料的挑战或将退出锂电行业 3、石墨材料将面临金属锂的替代而产量大幅度下降 4、现有单体电池的零配件，如壳、盖将不再需要 5、PACK热管理不再需要；连接方式将大幅度简化，相应零配件不再需要 6、如果Tesla的Dry Coating电极生产应用起来，现今的搅拌设备、涂布机、NMP产业都会退场 7、卷绕机，注液机等现有单体电池的组装设备行业将消失 8、现有的立体库式电池充放电化成设备将不适合叠层电池的高电压和尺寸，也可能根本就不需要了

全球主要固态电池企业研发进展

以丰田为龙头的企业引领日本产业界发展

日本已经把发展全固态电池上升到国家战略高度，充分发挥国内产、官、研紧密结合的传统优势，以举国之力发展固态电池技术。目前，日本各企业及研究机构在技术研究方面申请的专利数量居全球首位，产业化进程方面同样领先于其他国家。日本针对全固态电池的研发主线，已经从最初的探索高性能的电解质材料，逐步转移到解决诸如电芯的试制、制造工艺的开发、充放电循环寿命等课题之上。研究重点已经进入了根据不同的应用，尝试正极材料和负极材料的适当组合，以及尝试实现大规模量产的制造工艺开发的阶段。

美国技术初创公司为主发展固态电池技术

在能源部（DOE）科学基金和国家实验室研究的推动下，美国在固态电池方面的研究取得了重大进展，并在此基础上衍生出众多初创公司，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，目前已分别得到了宝马、大众、现代等汽车巨头和多家风投基金的投资。正是通过这些初创公司的技术创新能力，确保了美国进入全球固态电池研究水平的前列。从技术路径来看，美国这些初创公司选择的技术路径以聚合物电解质和氧化物电解质为主，负极多采用锂金属。

以三星为代表的企业界主导韩国固态电池开发

在固态电池的研发和产业化道路上，韩国以企业界为主导，在政府部门指引下，国内各大汽车电池生产商联合开发全固态电池。目前，韩国研究固态电池的企业主要有三星SDI、LG和现代汽车等，其中三星、LG和SK创新选择成立联合基金共同开发固态电池。现代没有参加以上的三家联盟，而是选择自主开发、与高校合作和外部投资的方式进入固态电池的产业链。在专利方面，韩国分布相对比较集中，三星SDI、LG和现代占比50%以上；在技术路径方面均以硫化物电解质为主。全球固态电池企业研发情况