截止目前，里程焦虑已成为困扰新能源汽车规模推广的首要痛点所在，未来车企对于动力电池能量密度的要求只会越来越高。

可以说，在这样的行业背景下，谁能最先掌握更高能量密度的电池技术，谁有拥有了赢得市场的重要“筹码”，这也成为丰田一直致力于固态电池技术研发的重要原因。

近日有报道称，日本丰田汽车公司向外界透露了其全固态电池框架。

丰田已将全固态电池的能量密度提高至400Wh/L，相比2010年左右生产的锂离子电池能量密度翻番，最快将于2020年实现商业化。

而丰田目前需要做的是，将基于硫化物的全固态电池性能提升到远高于主流的锂离子电池。

丰田在固态电池领域再“搞事”

这已经不是丰田首次披露其固态电池商业化路线。

去年7月，丰田对外宣称正致力于新型电动汽车固态动力电池的研发，将大幅增加续航里程，并可实现快速充电。

据悉，该款搭载固态电池的电动车基于全新的生产平台打造，最快将于2022年上市。现在看来，丰田有望将这个目标提前实现。

此前固态电池由于技术不够成熟，商业化之路更是困难重重，因此仅有为数不多的几家企业涉足其中。

现如今，在高能量密度趋势的推动下，越来越多国内外企业和研究机构的重心开始集中到全固态锂电池上，这其中就包括大众、宝马、大陆集团、宁德时代、比亚迪等知名的车企及电池企业。

国内外固态电池布局加速

2018 年 4 月，日本经济产业省与日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）宣布启动高效电池“全固态电池”核心技术的开发。

该项目预计总投资 100 亿日元，包括丰田、本田、日产、松下等 23 家汽车、电池、材料企业以及京都大学、日本理化学研究所等 15 家学术机构共同参与研究。

日本新能源产业技术综合开发机构项目经理细川敬表示，全固态电池在成本、密度和热稳定性方面都较目前的锂离子电池有巨大优势，未来将主应用于长续航的电动汽车，将是汽车工业的新希望。

“全固态电池的专利有1/2来自日本，其中丰田以30件全固态电池专利申请件数位居世界之首”。

展出的固态电池样品

除此之外，日本在固态电解质材料开发等方面领先世界。有媒体表示，日本之所以热衷于对固态电池技术的研究，是希望重新占据市场主导地位。

据了解，此前日本企业在车用电池领域占绝对优势，2013年占据全球70%市场份额，2016年减至41%，直到2017年被2013年仅占比3%的中国反超。

除日本企业外，国际巨头也开始关注并进入固态电池领域。

今年8月初，大众集团CEO迪斯表示，其合作伙伴QuantumScape正在研发能让电动汽车更便宜、续驶里程更长的电池技术，双方计划未来几年合作生产固态电池。截止目前，QuantumScape试制的固态电池已在电动汽车上完成测试。

大众集团方面表示，如果使用新开发的固态电池，公司e-Golf的续驶里程可以从现在的300公里增加至约750公里。“固态电池商业化应用将成为电动汽车的关键转折点。”大众集团研发负责人海因里希提到，大众集团希望能够加快固态电池商业化速度，从而对大众集团电动车计划提供助力。

宝马对固态电池同样充满了兴趣。前不久，宝马宣布与电池技术公司Solid Power建立起新的合作伙伴关系，双方将联手开发电动汽车专用的固态电池技术，并且包括后续的商业化进程；

大陆集团CEO根哈特也对外透露，他们正考虑加大对创新型电池的投资，并强调创新型电池即为固态电池。

而对中国电池企业来说，按照《中国制造2025》确定的目标，2020年锂电池能量密度到300Wh/kg，2025年要达到400Wh/kg，2030年要达到500Wh/kg。

在此前工信部等四部委印发的《促进汽车动力电池产业发展行动方案》明确提出，要加大投入研发新的动力锂电池体系，其中含固态电池。

固态电池有望替代传统锂电池

据了解，目前国内从事固态电池研究的机构和企业就有中科院化学所、中科院青岛能源所、中科院宁波材料所、宁德时代新能源、上海空间电源研究所、中航锂电、珈伟股份、横店东磁、台湾辉能等，并在某种程度上取得不小的突破，甚至已完成实验室验证并有小部分企业实现小规模产业化。

以宁德时代为例，其以硫化物电解质为主要研发方向，采用正极包覆解决正极材料与固态电解质的界面反应问题，采用热压的方式增强电解质和电极材料之间的接触，降低了界面电阻，通过对硫化物进行改性，增强热稳定性。目前，其容量为300 Wh/kg的锂金属固态电池 300 次循环后剩余 82%。

而在国内其他涉足固态电池的上市企业中，国轩高科在投资关系平台表示，公司已在研发固态电池及固态电解质；

横店东磁在接受调研时表示，将组织研发固态电池，旗下三元动力电池去年8月份试生产；

赣锋锂业表示，目前公司的固态锂电池处于试验阶段，但已经通过多项第三方安全测试。

商业化道路到底有多难？

固态电池具有能量密度高、循环寿命长、安全性高等技术优势，有望成为下代电池竞争的重点。

北大先行科技产业有限公司总裁高原认为，短期或中期内固态电池可能会实现技术上的突破，固态电池会用锂金属作为负极，除能够提高能量密度，还能够解决当前动力电池产业面临的许多问题。

固态电池是指电池结构中不含液体，所有材料都以固态形式存在的储能器件，由“正极材料+负极材料”和固态电解质组成。

相比传统锂离子电池，固态电池具有安全性高、能量密度高、循坏寿命长、工作温度范围宽、薄膜柔性化、方便回收、可快速充电、多功能封装、生产效率高等优势。

能量密度目标仅固态电池胜任

不管怎样来看，固态电池都是未来动力电池行业发展趋势。

中国工程院院士陈立泉明确表示：“能量密度要达成目标，必须从现在开始考虑全固态电池。”更有专家指出，“当前磷酸铁锂、三元等锂离子电池在放电过程中，绝对的安全性难以通过电池自身解决，金属锂固态电池才是终极目标”。

诸多光环加身，那么固态电池的产业化进程究竟如何？

此前中科院青岛能源所就透露其开发的大容量固态聚合物锂电池已成功用于深海科考。

近日有消息称，由珈伟龙能固态储能科技如皋有限公司生产的类固态软包三元材料动力锂离子蓄电池通过国家机动车质量监督检验中心强制性检验。

珈伟龙能总经理黄碧英介绍，该电池采用纳米技术，储能很强大，在快速充电、高安全性、寿命时间等方面都有着独特的优势，完成一次充电仅需5分40秒，能实现2万次的充放电循环寿命。

然而不难发现，珈伟龙能此次获得强制认证的是类固态电池，与真正意义上的全固态电池有差异。

搭载固态电池的跑车EMotion

对于固态电池的技术进展，上海空间电源研究所汤卫平博士表示，虽然目前有不少企业宣称自己已经做出全固态电池，但大多不是真正意义上的全固态电池，“噱头”的嫌疑非常大，真正的技术成熟应该要等到2020年之后。

也有业内人士提到，目前丰田做的不是全固态锂金属电池，而是固态锂离子电池，负极采用石墨，难度小很多。

“全固态锂电池，这几个词每一个字都不能少、不能变。所谓‘全固态锂电池’是一种在工作温度区间内所使用的电极和电解质材料均呈固态，不含任何液态组份锂电池，所以全称是‘全固态电解质锂电池’。”中科院院士欧阳明高强调，全固态锂电池是指以金属锂为负极的全固态金属锂电池。

欧阳明高同时提到，当前固态电池的技术尚未成熟，主要表现在三个方面：

首先，固态电解质材料的离子电导率偏低。现在常用的有三种固态电解质，分别是聚合物、氧化物、硫化物。聚合物电解质问题是需要预热；氧化物电解质电导率比液态低太多；只有硫化物电解质电导率能跟液态匹敌。

 其次，固/固界面接触性和稳定性差。液体跟固体结合可以很容易的渗透进去。但是固体和固体接触性和稳定性就不是太好了，这是它很大的一个问题。

硫化物电解质虽然锂离子导电率已经提高，但是仍然有界面接触性和稳定性问题。因此，解决固/固界面接触性差也是固态电池研究的课题。

第三个问题是金属锂的可充性问题。在固态电解质中，锂表面同样存在粉化和枝晶生长问题。其循环性，甚至安全性等还需要研究。

在欧阳明高看来，特别是固态界面接触性/稳定性和金属锂可充性问题，导致真正意义上的全固态金属锂电池技术直到现在仍然是不成熟的，技术存在不确定性。

商业化路漫漫

业内人士认为，目前全固态电池技术尚未成，而能规模生产或者有希望突破的，有性能优势和产业化前景的，主要是固态锂离子电池。

固态锂离子电池不全都是固态电解质，而是采用液态跟固态混合的，要看混合的比是多大。或者说其电解质是固态的，但是在电芯中有少量的液态电解质存在。

宁波杉杉副总裁孙晓东表示，“当前所说的固态电池是在现有的材料体系下，把隔膜和电解液换成固态介质。但这只是提高了安全性，对能量密度、成本不会有太大的改善。而这种方式的挑战非常大，因为固态电池的导电率、成本等因素需要有长时间磨合，而且这不是真正的本质的固态电池”。

富士康新能源车技术顾问刘楷表示，总体来看固态电池发展的路径，电解质可能是从液态、半固态、固液混合到固态，最后才能发展到全固态。

至于负极，会是从石墨负极，到硅碳负极，我们现在正在从石墨负极向硅碳负极转型，最后到金属锂负极。未来，固态电池有望经历半固态到准固态，再到全固态三个阶段。

不仅仅是技术问题，成本高昂也是固态电池发展的“拦路虎”。

据悉，当前液态锂电池的成本不足200美元/千瓦时，而固态电池的价格可能是液态电池的数十倍。

因此固态电池要实现商业化推广，必须在电池成本上狠下功夫，这需要时间。由此可见，固态电池的商业化之路并不是那么顺畅。

尽管商业化路漫漫，但全固态锂电池作为替代传统锂电的未来电池技术方向，吸引了众多国内外研究机构和企业进行研发。

面对其巨大的商业价值空间，还会有更多类似大众、宝马、丰田那样的优秀汽车制造商及电池企业投入其中，随着研发技术推动和深入，固态电池产业化步伐将逐步加快。

 

 

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