12月17日，第七屆全球新能源汽車大會(huì)(GNEV7)在北京中國大飯店開幕。在下午舉辦的分論壇《動(dòng)力電池：全球競爭格局與下一代技術(shù)》上，寧德時(shí)代研發(fā)經(jīng)理郭永勝以《動(dòng)力電池的下一代技術(shù)——固態(tài)鋰金屬電池》為主題進(jìn)行演講，介紹了寧德時(shí)代正在投入研發(fā)的固態(tài)鋰金屬電池。

寧德時(shí)代研發(fā)經(jīng)理郭永勝

郭永勝介紹寧德時(shí)代在動(dòng)力電池下一代技術(shù)有一定的布局，在固態(tài)電池方面做了很多探索和思考。為什么寧德時(shí)代要做固態(tài)的鋰電池呢？傳統(tǒng)的鋰電池是石墨，最極限的密度是做到270、280kwh/kg，下一代技術(shù)是硅，把這個(gè)引入進(jìn)來，能量密度能做到300kwh/kg，極限就是350kwh/kg，350以后到底用什么？可能就是鋰做負(fù)極了，這并不是一個(gè)新的話題，已經(jīng)有七八十年的研究歷史，所以鋰金屬在傳統(tǒng)的業(yè)態(tài)電解鏈里面面臨很大的挑戰(zhàn)。

那么，解決鋰金屬面臨的挑戰(zhàn)就是用固態(tài)，做固態(tài)鋰金屬電池可能是把鋰金屬用上，也能把高壓的材料用上，同時(shí)兼容安全可行的選擇，這個(gè)是寧德時(shí)代目前在未來一個(gè)研發(fā)的布局。其實(shí)對固態(tài)電池大家也不陌生，包括學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界都在關(guān)注這個(gè)事情，可以把固態(tài)電池分為三代，第一代就是把傳統(tǒng)的鋰離子電池里面換成電解質(zhì)，這樣的優(yōu)勢并不明顯，因?yàn)閾Q成固態(tài)電池以后，能量密度、體積能量密度比現(xiàn)有的傳統(tǒng)的鋰離子要低，正負(fù)極極片里面也需要有。

第二代就是把負(fù)極換成鋰金屬，正極用傳統(tǒng)的正極材料，可以用高壓，再往下一代，因?yàn)樨?fù)極用了鋰，正極材料可以用不含鋰的材料，可以用硫，其他不含鋰的都可以嘗試，這樣能量密度會(huì)有進(jìn)一步提高的空間。郭永勝介紹寧德時(shí)代做固態(tài)電池之前，對全球做固態(tài)電池的企業(yè)做了調(diào)研，可以看到做固態(tài)電池的是一些大公司，他們做的整體上都是在歐美這塊。

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總結(jié)一下，主要是鋰金屬和傳統(tǒng)的正負(fù)極材料企業(yè)在做，固態(tài)電解質(zhì)分為三種，一種是主要的聚合物，另外一種是氧化物，再有就是硫化物。做固態(tài)電池，這三重固態(tài)電解質(zhì)，最主要的就是鋰子電導(dǎo)的問題，傳質(zhì)是關(guān)鍵中的關(guān)鍵，因?yàn)殇囎与妼?dǎo)本身的電導(dǎo)率有很重要的關(guān)系。郭永勝介紹了這三種固態(tài)電池目前全行業(yè)的研究進(jìn)展。

首先，在聚合物方面，在2011年的時(shí)候，法國的Polymer公司在倫敦投資了再固態(tài)電池的車，這個(gè)車也是試運(yùn)行的出租車，這個(gè)電池用的是PEO類的聚合物，這個(gè)是他們一個(gè)性能，就是扣電水平是1300周以上。寧德時(shí)代前些年也做了研究，以稍微大一點(diǎn)的電池，不用扣電電池做，大電池能做到80%，大概600周的水平，也做了整體安全的性能，所以固態(tài)性能，無論是在剪開或者是彎折，安全性沒有大問題，這就是為什么做固態(tài)電池重要的因素。

聚合物面臨一個(gè)很大的挑戰(zhàn)，主要的問題就是低溫的離子電導(dǎo)率，常溫的離子電導(dǎo)率比較低，導(dǎo)致只能用磷酸鐵里做正極，這樣會(huì)導(dǎo)致整體的能量密度跟現(xiàn)有的傳統(tǒng)鋰離子沒有優(yōu)勢可言，這是聚合物面臨的問題。

對于氧化物目前參與比較多的，包括美國Sakti3的初創(chuàng)公司比較多，特別是Sakti3實(shí)驗(yàn)室，他們所擁有的氧化物做薄膜固態(tài)電池，這個(gè)是非常成功的，薄膜固態(tài)電池能夠做到好幾萬周基本上不衰減，但是這個(gè)Sakti3就是把這個(gè)薄膜電池一層一層疊起來，寧德時(shí)代認(rèn)為這個(gè)基本上不太可能，薄膜電池的成本非常高。這個(gè)作為EV用的純氧化物也有一個(gè)問題，它本身氧化物，有離子電導(dǎo)率比較低，還有一個(gè)就是用氧化物做固態(tài)電解質(zhì)有一個(gè)非常非常大的難題就是界面問題怎么解決，如果傳統(tǒng)的正極材料是陶瓷類的，氧化物的也是陶瓷類的，都非常硬，兩種非常硬的東西怎么樣保證充分的接觸界面是非常大的挑戰(zhàn)。

還有就是比較重要的硫化物的固態(tài)電池，這個(gè)是比較領(lǐng)先的，他們也做了一些腳踏車和物流車，已經(jīng)在用，用硫化物有一些優(yōu)勢，相對前面兩種來說，一種就是適溫電導(dǎo)率比較高，和傳統(tǒng)的電解液相比，另外就是電解化窗口比較高，正極材料不能用的在這里面有可能實(shí)現(xiàn)。另外就是跟鋰金屬的兼容性還是比較好的。不是說硫化物就沒有問題了，它的挑戰(zhàn)也非常大，大家知道固態(tài)電池是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。

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寧德時(shí)代在固態(tài)電池上的解決思路是對正極材料做了一些保護(hù)，可以提高兼容的問題。另外對固態(tài)電解質(zhì)本身，硫化物對空氣是敏感的，對它的制造過程會(huì)有很大的挑戰(zhàn)，這是寧德時(shí)代首先必須要解決的問題，通過對它本身的改進(jìn)能夠顯著提高空氣中的穩(wěn)定性。目前寧德時(shí)代做的鋰金屬固態(tài)電池能做到300周以上，在82%。目前來說也是比較好的結(jié)果，就是能夠證明這個(gè)固態(tài)鋰金屬電池是有可能的。

同時(shí)，寧德時(shí)代在研發(fā)過程中，也在關(guān)注固態(tài)電池的制造問題，固態(tài)電池整個(gè)制造工藝跟傳統(tǒng)的鋰離子的制造工藝是完全不一樣的，每一步都需要新的設(shè)備，新的工藝在里面，所以寧德時(shí)代也同時(shí)進(jìn)行工藝的研發(fā)。

郭永勝最后總結(jié)道，固態(tài)鋰金屬電池是一種有可能的下一代電池，它既能夠保證高能量密度也能保證安全性，這是下一代電池的選擇。寧德時(shí)代也在做固態(tài)鋰電池方面的投入研發(fā)比較多，同時(shí)也在開發(fā)固態(tài)電池的制造工藝，固態(tài)電池目前還是處于非常早期的研發(fā)階段，所以需要更多的同行一起交流，一起去促進(jìn)電池技術(shù)的發(fā)展。