福特宝马继续加持，这家固态电池企业究竟有什么黑科技
时间:2021-05-18 09:38来源:汽车人参考 作者:综合报道
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近期福特和宝马加大了对美国初创企业Solid Power的投资，在全固态电池领域加速布局。对行业来说，Solid Power这家企业其实并不陌生，但往往以报道为主，真正有关其核心技术的探讨很少。这里整理Solid Power核心技术点，与读者分享。
固态电池起点：突破能量密度瓶颈
布局固态电池原因，Solid Power与Quantum Scape，以及国内卫蓝等企业逻辑基本一致。
当前的液态锂离子电池，正极采用三元高镍，负极采用硅碳体系，能量密度在300-350Wh/kg左右会有一个天花板；但长续航里程的市场需求，需要动力电池的能量密度在这个基础上还要有提高。
如果要继续提高能量密度，比较好的方式是将负极换为锂金属，因为金属锂具有低的氧化还原电位和极高的理论比容量，是二次离子电池中比较理想的负极材料。
而采用锂金属负极，比较好的搭配就是固态电解质，突破能量密度的瓶颈，是固态电池的起因。
汽车人参考认为，全固态电池在技术层面主要有两大难点：
第一，无论是聚合物、氧化物或者硫化物体系，需要找到一种合适的固态电解质材料，解决界面问题，使产品在能量密度、安全、快充、使用寿命、环境耐受性各项性能都能超过液态锂离子电池。
而且，这种材料最好是已经广泛应用，拥有稳定和完善的供应链，易于生产和可得。
第二，需要解决量产问题，从实验线到中试线，包括材料、设备、工艺，最终如何稳定且低成本地转移到量产线上。
这两个问题的本质都是成本。
而Solid Power的卖点就是为了解决了这两个问题：
一是Solid Power目前用于样品生产的中试线（MWh级别），与常规锂离子电池产线兼容，可以快速切换至量产线（GWh规模）。
Solid Power采用自制的硫化物固态电池质浆料（Slurry），并采用原位蒸发（Evaporating）固化方式，实现涂布成膜。
其正负极片的制造方式与现有液态锂离子电池完全相同，同时免去了电解质的加注，以及大部分的化成工艺，实现以最少的固定资产投资快速量产。
二是通过设计优化，降低成本，实现能量密度提升。
通过减少电解质隔膜的厚度，从50微米降低到25微米，提高三元材料在正极的占比，Solid Power计划在2022年-2023年使得能量密度达到470Wh/kg（质量）和1000 Wh/L（体积）的目标。
Solid Power的产品和性能
Solid Power主要有两大产品：
一是软包固态电池电芯，已经开始生产20Ah的产品，并计划于2022年试生产100Ah的大容量产品。
二是硫化物固体电解质，通过自制的硫化锂（Li2S）前驱体，在锂金属负极表面形成保护层，保证高离子电导率同时，能防止锂枝晶的生长，这是Solid Power的核心技术。
该固态电解质，可以采用同样的设备和工艺，通过适配不同的正负极材料，满足快充、低温、低成本、高安全等不同要求，可用于汽车、消费电子等领域。
Solid Power目前已经得到了包括福特、宝马、现代众多车企以及三星、A123等电池企业的投资，且与福特和宝马签订了共同开发协议。
截止去年11月，Solid Power已经向七家车企以及四家电池厂商交付了450套样品，用于样件测试。
目前显示产品可以在70摄氏度实现5C快充，其日历寿命优于液态锂离子电池，而且无需进行电池包的冷却。
参考小结
在电动化赛道上，固态电池是最有可能，也很可能是唯一能对目前动力电池产业产生巨大影响的新技术，其核心是材料和量产能力。
如果Solid Power提供的数据属实，那么全固态电池商业化产品很快就会出现在市面上（预计2023-2025年），再过两到三年，实现产业化固态电池就会到来（预计2026-2028年）。
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