固態(tài)電池的案例
新能源電池技術(shù)之固態(tài)電池
不論是新能源車或儲能設(shè)備，最重要的關(guān)鍵零部件之一就是電池，這幾年電池行業(yè)的一項挑戰(zhàn)就是拉高能量密度、追求更安全的方式，不論是嘗試新的正極、負極材料；或是提高鎳錳鈷（NMC）三元電池鎳的比重；也有人致力于研發(fā)不同于傳統(tǒng)鋰電池的技術(shù)，像是使用氫燃料電池的氫能源車。而固態(tài)電池（Solid-State Battery）就是被視為是下世代的電池技術(shù)。
1.什么是固態(tài)電池？
全固態(tài)電池到底是一種什么樣的技術(shù)？
如果通俗地講，全固態(tài)電池就是里面沒有氣體、沒有液體，所有材料都以固態(tài)形式存在的電池。
而考慮到現(xiàn)在人們?nèi)粘Ｉ钪凶顬槌Ｒ姷?em>電池為鋰離子電池，我們在這里將默認把“全固態(tài)鋰離子電池”當做全固態(tài)電池的代表（暫時忽略全固態(tài)鋰硫等新型電池）。
一般來說，鋰離子電池主要由正極、負極、隔膜、電解液、結(jié)構(gòu)殼體等部分組成，其中電解液使得電流可以在電池內(nèi)部以離子形式傳導(dǎo)。
電解液技術(shù)是鋰電池的核心技術(shù)之一，也是現(xiàn)在電池工業(yè)中利潤很高的一個組成部分。
鋰離子電池的結(jié)構(gòu)示意圖
其中Li+（鋰離子）在內(nèi)電路中，通過電解質(zhì)（electrolyte）傳導(dǎo)
但是鋰電池用久后有的會鼓脹，而在更極端的小概率事件下，有的甚至會發(fā)生危險（比如近來的扭扭車的電池爆炸事件，導(dǎo)致了相關(guān)的生產(chǎn)企業(yè)和電池企業(yè)遇到了全面的困難）。
另外一般來說，現(xiàn)在的鋰離子電池的工作溫度范圍有限，在40 度以上的高溫下壽命會急劇縮短，安全性能會也出現(xiàn)很大的問題（所以特斯拉MODEL S會有一套嚴格的電池溫控系統(tǒng)，就是為此）。
實際上，以上所說的幾個安全方面的問題都是與我們現(xiàn)在電池用的有機體系的電解液直接相關(guān)的。
而為了解決電池安全問題，提高能量密度，目前科研界和工業(yè)界都在研發(fā)以及生產(chǎn)全固態(tài)電池，也就是把傳統(tǒng)的鋰離子電池的隔膜和電解液，換成固態(tài)的電解質(zhì)材料。
展開 4680電池？固態(tài)電池？誰才是新能源汽車的“最優(yōu)解”
固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化階段尚處早期，但有望在未來超速發(fā)展。當前已實現(xiàn)小部分商業(yè)化的固態(tài)電池產(chǎn)品對比傳統(tǒng)鋰電暫未形成足夠的競爭優(yōu)勢，而未來固態(tài)電池將走階段發(fā)展的路線，從特殊領(lǐng)域逐漸往動力電池過渡， 并且隨著國際巨頭的加速布局，固態(tài)電池將進入發(fā)展的快速軌道。
固態(tài)電池體系革命更小。
鋰硫電池、鋰空氣等體系需更換整個電池結(jié)構(gòu)框架，難題更多也更大，而固態(tài)電池主要在于電解液的革新，正極與負極可繼續(xù)沿用當前體系，實現(xiàn)難度相對小。
贛鋒鋰業(yè)的固態(tài)電池采用的隔膜為固態(tài)柔性隔膜，電解質(zhì)為半固態(tài)。這里也比較清晰了，和此前蔚來發(fā)布的固液混合電解質(zhì)電池，它們還都算不上是嚴格意義上的固態(tài)電池。但固態(tài)電池產(chǎn)品化仍需時日，而半固態(tài)方案不僅技術(shù)可行，而且具有銜接性，可以使用現(xiàn)有設(shè)備生產(chǎn)。半固態(tài)電池較之固態(tài)電池并不是過渡產(chǎn)品，而是對于目前三元鋰電池更成熟的迭代產(chǎn)品。
展望未來發(fā)展趨勢，技術(shù)上步步為營，應(yīng)用上梯次滲透，固態(tài)電池階段發(fā)展之路已經(jīng)明晰。結(jié)構(gòu)上， 現(xiàn)階段電池體系包含部分液態(tài)電解質(zhì)以取長補短。 而技術(shù)發(fā)展過程中將逐漸減少液體的使用，從半固態(tài)電池到準固態(tài)電池，最終邁向無液體的全固態(tài)電池。
固態(tài)電池還需解決哪些問題？
行業(yè)內(nèi)共同認可的固態(tài)電池量產(chǎn)時間大約在2025年左右，目前仍然需要解決一些實際問題。
展開 復(fù)陽固態(tài)儲能科技顏輝：薄膜全固態(tài)電池技術(shù)：輕薄可彎曲的高可靠電子紙電池解決方案
復(fù)陽固態(tài)儲能科技（溧陽）有限公司總經(jīng)理顏輝作為受邀嘉賓出席活動并作關(guān)于全固態(tài)二次可充電池技術(shù)的主題分享。隨著全球科技的不斷發(fā)展，電子終端設(shè)備也在快速更新迭代，從第一臺計算機占地170㎡到現(xiàn)在最小的智能塵埃不到0.00001㎡，電子產(chǎn)品已經(jīng)向著小、輕、薄、柔的趨勢發(fā)展，這也要求電子器件適應(yīng)市場需求朝著集成化、小型化以及低功耗方向不斷創(chuàng)新。
為電子終端設(shè)備提供電能源的儲能器件主要是電池和電容，市場上銷售的電池產(chǎn)品分為一次性電池和充電電池兩種。鋰電池都由正極、負極、電解質(zhì)組成，其中液態(tài)鋰電池由有機液體電解質(zhì)組成，容易燃燒爆炸，存在安全隱患。全固態(tài)電池電解質(zhì)由氧化物組成，有著高離子電導(dǎo)率、低電子電導(dǎo)率、寬電位窗以及良好的化學和機械穩(wěn)定性，具由極高的安全性。因此用固體電解質(zhì)代替有機液體電解質(zhì)制備全固態(tài)電池，是解決當前鋰離子電池安全問題的根本途徑。
（一次性電池、可充電電池、超級電容器性能對比）
復(fù)陽固態(tài)儲能科技（溧陽）有限公司自主研制的亞毫米薄膜型全固態(tài)二次可充電池(簡稱薄膜全固態(tài)電池)是在傳統(tǒng)可充電鋰電池的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型可充電全固態(tài)鋰電池，關(guān)鍵材料主要包括正極、全固態(tài)電解質(zhì)和負極。
（普通鋰電池和全固態(tài)鋰電池材料對比）
全固態(tài)鋰電池可以制備柔性電池和薄膜電池，在3C產(chǎn)品設(shè)計中得到更快的應(yīng)用。目前，復(fù)陽固態(tài)擁有整套電化學薄膜核心技術(shù)，公司自主研制的薄膜全固態(tài)電池擁有多項技術(shù)專利，有效解決目前市售鋰電池的安全性問題，可應(yīng)用于薄膜電池供電的智能卡/標簽、醫(yī)療植入裝置電源、智能隱形眼鏡電源、IoT終端電源、柔性電路等領(lǐng)域。此外，高溫性能加速了薄膜全固態(tài)電池在特殊應(yīng)用中的應(yīng)用，如植入式和智能醫(yī)療設(shè)備、無線傳感器、航天航空等應(yīng)用具有巨大的潛在市場。
展開 固態(tài)電池將成為三元電池顛覆者
2月27日，在湖南寧鄉(xiāng)舉辦的“固態(tài)電池技術(shù)、智能裝備與市場應(yīng)用研討會”上，工信部培訓(xùn)中心汽車專家張翔認為，固態(tài)電池將成為三元電池的顛覆者。他表示，目前新能源汽車動力電池已經(jīng)歷鉛酸電池、鎳氫電池、液態(tài)鋰離子電池，進入三元時代，但三元電池能量密度和安全性仍然不能滿足政府和市場的需求。而固態(tài)電池被日本、中國、美國、歐洲、韓國的資本普遍看好，預(yù)計到2025年開始小批量進入市場，將成為電動汽車取代燃油汽車的利器。
由于在安全性、可靠性、能量密度、循環(huán)壽命等多方面性能優(yōu)勢明顯，固態(tài)電池被業(yè)內(nèi)認為是較為理想的下一代電池技術(shù)體系。目前，國內(nèi)在進行固態(tài)鋰電開發(fā)的企業(yè)包括CATL、贛鋒鋰業(yè)、江蘇清陶能源、中航鋰電、比亞迪、萬向、威馬汽車等。其中，贛鋒鋰業(yè)2017年引入許曉雄博士建設(shè)固態(tài)電池研發(fā)中試生產(chǎn)線；同年，萬向集團菲斯科申請了固態(tài)電池專利，可將電動車續(xù)航里程提高至800公里，充電時間壓縮到1分鐘。
中科院電工研究所研究員陳永翀認為，儲能電池的安全性非常重要，固態(tài)電池不含易燃的電解液，因此具有極高的安全性，在未來實現(xiàn)量產(chǎn)后有可能會首先應(yīng)用到高安全要求的某些特殊場景。不過，固態(tài)電池要規(guī)模應(yīng)用于電力儲能，在降本增壽方面還有相當?shù)睦щy需要克服。另外，固態(tài)電池的回收處理也是一大難題。
在固態(tài)電池的市場格局方面，張翔介紹，固態(tài)電池領(lǐng)域的第一集團軍是日本，其擁有固態(tài)電池專利916件，占比接近一半，領(lǐng)先優(yōu)勢明顯；美國和中國分別以398件和362件的專利數(shù)位居第二、第三。
北京大學新能源材料與技術(shù)實驗室主任其魯表示，中國鋰電池的研發(fā)及制造業(yè)應(yīng)該高度關(guān)注下一代鋰電池技術(shù)導(dǎo)致的鋰電池無隔膜、無電解液、無碳負極等問題。
展開 
一文了解固態(tài)電池研發(fā)現(xiàn)狀 日本研發(fā)水平遙遙領(lǐng)先
動力電池是新能源汽車的心臟，動力電池性能對整車性能起著決定性的作用。在當前鋰離子電池體系下，依靠高鎳三元正極、硅碳負極和電解液的組合將在3-5年內(nèi)達到性能極限（能量密度上限350Wh/Kg），但仍無法徹底滿足動力電池對安全性、能量密度與成本的要求。而由于固態(tài)電池在安全性、能量密度、循環(huán)壽命等方面具備更大優(yōu)勢，在近年來受到了學術(shù)界與產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注。目前，固態(tài)電池仍然處于研發(fā)階段，未來固態(tài)電池研發(fā)能否取得成功并實現(xiàn)商業(yè)化，將對汽車電動化的發(fā)展前景產(chǎn)生重大影響。
固態(tài)電池研發(fā)備受重視，全固態(tài)電池專利占比大
從全球固態(tài)電池申請專利情況來看，截止到2018年9月底，全球在固態(tài)電池領(lǐng)域已經(jīng)公開的專利數(shù)目為1926余件，其中全固態(tài)電池領(lǐng)域的專利數(shù)為371件，占比約為45%。具體來看，固態(tài)電池領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)目由2007年的26件增長至2017年的273件，增長超過10倍；同時，全固態(tài)電池專利數(shù)目占比由0攀升至52.38%，說明固態(tài)電池，尤其是全固態(tài)電池的研發(fā)越來越受到各方面的重視。
日本專利擁有量位居第一，中國研發(fā)主體以高校科研機構(gòu)為主
從區(qū)域上看，日本目前擁有的固態(tài)電池專利為916件，占比接近一半，領(lǐng)先優(yōu)勢明顯；其次，美國和中國分別以398件和362件的專利數(shù)位居第二、第三。同樣，在全固態(tài)電池專利方面，日本也具有明顯的優(yōu)勢；而美國則在全固態(tài)電池領(lǐng)域表現(xiàn)欠佳，僅擁有29件專利，落后于中國與韓國。
從專利主體來看，作為全球第一大車企的豐田擁有固態(tài)電池專利252件，數(shù)量遠超其他車企與電池企業(yè)；同時，日本其他消費電子及汽車零部件企業(yè)如富士、村田制造所、松下也在固態(tài)電池領(lǐng)域有廣泛布局。總體來看，日本固態(tài)電池的研發(fā)以產(chǎn)業(yè)界為主導(dǎo)。美國固態(tài)電池專利分布比較分散，而且其持有主體多以Sakti3、Quantumscape等初創(chuàng)企業(yè)為主。
展開 “一夜爆紅”的固態(tài)電池，原理是什么？
在固態(tài)離子學中，固態(tài)電池是一種使用固體電極和固體電解液的電池。固態(tài)電池一般功率密度較低，能量密度較高。由于固態(tài)電池的功率重量比較高，所以它是電動汽車很理想的電池 。
固態(tài)電池具有發(fā)展的必然性。固態(tài)電池采用不可燃的固態(tài)電解質(zhì)替換了可燃性的有機液態(tài)電解質(zhì)，大幅提升了電池系統(tǒng)的安全性，同時能夠更好適配高能量正負極并減輕系統(tǒng)重量，實現(xiàn)能量密度同步提升。在各類新型電池體系中， 固態(tài)電池是距離產(chǎn)業(yè)化最近的下一代技術(shù)，這已成為產(chǎn)業(yè)與科學界的共識。
固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化階段尚處早期，但有望在未來超速發(fā)展。當前已實現(xiàn)小部分商業(yè)化的固態(tài)電池產(chǎn)品對比傳統(tǒng)鋰電暫未形成足夠的競爭優(yōu)勢，而未來固態(tài)電池將走階段發(fā)展的路線，從特殊領(lǐng)域逐漸往動力電池過渡， 并且隨著國際巨頭的加速布局，固態(tài)電池將進入發(fā)展的快速軌道。
如今多數(shù)純電動汽車，采用的電池組是以鋰電池為主，其中的結(jié)構(gòu)是充滿在電池內(nèi)部的電解液。電解液是鋰離子來回移動的通道，鋰離子電池的充放電過程，就是鋰離子的嵌入和脫嵌過程。在鋰離子的嵌入和脫嵌過程中，同時伴隨著與鋰離子等量電子的嵌入和脫離。在充放電過程中，鋰離子在正、負極之間往返嵌入與脫離嵌入的循環(huán)。
而當電池在充電時，正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經(jīng)過電解液運動到負極。而作為負極的碳呈層狀結(jié)構(gòu)，它有很多微孔，達到負極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。
固態(tài)電池與目前主流的傳統(tǒng)鋰離子電池最大的不同在于電解質(zhì)。固態(tài)電池則是使用固體電解質(zhì)，替代了傳統(tǒng)鋰離子電池的電解液和隔膜。而傳統(tǒng)鋰離子電池主要由正負極材料、電解液和隔膜組成。正負極材料決定了電池的容量，電解液及隔膜作為傳輸鋰離子的介質(zhì)。
固態(tài)電池體系革命更小。
展開 固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化，離我們還有多遠？
此外，聚合物基電解質(zhì)的耐高壓型也較差，只能適配磷酸鐵鋰陰級，限制了應(yīng)用聚合物基電解質(zhì)電池的能量密度。
其次，高成本仍然是所有固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的障礙。全固態(tài)電池的高成本主要由兩個因素決定：
1）昂貴的原材料，如硫化鋰，其價格是碳酸鋰的五到十倍；
2）對純度和制造環(huán)境的高要求導(dǎo)致制造投資高。
目前，所有固態(tài)電池的成本預(yù)計至少是鋰離子電池的兩倍。氧化物基和硫化物基電解質(zhì)都是易碎的陶瓷材料，對大規(guī)模生產(chǎn)大尺寸電解質(zhì)薄膜提出了挑戰(zhàn)。
因此，所有固態(tài)電池大規(guī)模生產(chǎn)的初始階段可能僅限于小規(guī)模，且僅適用于成本敏感度較低的領(lǐng)域。在實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)之前，需要更多的時間和努力。
在全固態(tài)電池開始大規(guī)模生產(chǎn)之前，作為過渡方案的半固態(tài)電池得到了廣泛的應(yīng)用。
人們希望它與全固態(tài)電池具有相同的優(yōu)點，但事實是，半固態(tài)電池不能提高電池的安全性。在大多數(shù)半固態(tài)或混合電池中，固體電解質(zhì)材料只是簡單地涂覆在隔板或電極表面，而電池仍然含有并依賴液體電解質(zhì)來轉(zhuǎn)移鋰離子。這意味著在半固態(tài)電池中無法避免由液體電解質(zhì)引起的泄漏、熱失控和爆炸等安全風險。
為什么要生產(chǎn)固態(tài)電池？
電動車如果想提高續(xù)航能力，需要增加電池的容量。如何做到呢？要么增加電池的數(shù)量，但這樣即占地方，價錢也高。
固態(tài)電池比使用液體電解質(zhì)溶液的鋰離子電池具有更高的能量密度。20%的能量密度增加和更多的充電循環(huán)次數(shù)，成本也將顯著降低。此外，它沒有爆炸或火災(zāi)的風險，因此不需要為了安全而設(shè)置組件，從而節(jié)省更多空間來放置更多的活性材料，從而增加電池容量。
而SNe Research認為，全固態(tài)電池如果想要提高能量密度，關(guān)鍵在于用鋰金屬負極代替石墨負極，而不是電解質(zhì)的材料。
展開 車載全固態(tài)電池技術(shù)路線探討
工信部在《中國制造2025》中指出，到2025年，2030年，我國動力電池單體能量密度需分別達到400Wh/kg、500Wh/kg。而公開數(shù)據(jù)顯示，液態(tài)電池能量密度上限或為 350Wh/kg，難以滿足能量密度提升的最終要求。全固態(tài)電池使用固體電解質(zhì)替代易燃易爆的電解液實現(xiàn)了電池的本征安全，同時使鋰負極的應(yīng)用成為可能。鋰金屬具有3860 Ah/kg 的超高理論容量和-3.04 V 的低化學勢，可以有效提高電池能量密度，因此固態(tài)電池越來越受到人們的關(guān)注。
我們知道根據(jù)電解質(zhì)狀態(tài)的差異，鋰離子電池總體可分為兩類：液態(tài)電池和固態(tài)電池，兩者主要不同之處在于采用電解質(zhì)的狀態(tài)不同，液態(tài)電池主要依靠液體電解液進行鋰離子的運輸傳導(dǎo)，而固態(tài)電池中則替換了液態(tài)電池中使用的電解液與隔膜，采用固態(tài)電解質(zhì)完成電池工作狀態(tài)Li+可逆脫嵌的過程。這種方式的替代，使兩者存在著不同的特性，其優(yōu)缺點也不同，具體如表1所示。
表1 液態(tài)和固態(tài)電池優(yōu)缺點對比
目前，固態(tài)電解質(zhì)最常用的材料主要是無機陶瓷和有機聚合物，而它們性能的好壞也是決定固態(tài)電池性能中的關(guān)鍵的一部分，必須滿足的要求：
●較高的離子電導(dǎo)率
●良好的對鋰穩(wěn)定性
●較寬的電化學窗口
●力學性能良好
表2 不同固態(tài)電解質(zhì)優(yōu)缺點對比
固態(tài)電池工藝核心技術(shù)
●固態(tài)電解質(zhì)成膜的工藝
固態(tài)電解質(zhì)取代了液態(tài)電池的隔膜和電解液，主體為固態(tài)電解質(zhì)。鋰離子通過固態(tài)電解質(zhì)傳輸，因此固體電解質(zhì)的成膜工藝是固態(tài)電池制造的核心環(huán)節(jié)。不同的工藝方法將會影響電解質(zhì)膜的厚度和離子電導(dǎo)率，以及電池內(nèi)阻。
展開 寶馬和福特，賭上硫化物固態(tài)電池的未來
Solid Power主要研發(fā)基于硫化物的全固體電池。此次寶馬和福特擴大投資，無疑是為了搶占先機，在固態(tài)電池技術(shù)上奪得優(yōu)勢。而Solid Power的競爭對手們走的是氧化物路線。
據(jù)悉，寶馬和福特將于2022年分別向Solid Power采購試驗車用的全固體電池。而且，近日寶馬集團董事韋博凡對媒體表示，“2030年前，我們將為量產(chǎn)車配備固態(tài)電池。在此之前，我們將于2025年前推出首款采用這種技術(shù)的原型車。”
實際上，了解固態(tài)電池技術(shù)的知道，大眾集團投資的QuantumScape固態(tài)電池走的是氧化物路線，而寶馬和福特的路線是硫化物，也就是類似于豐田正在研發(fā)的固態(tài)電池路線。這兩種路線的爭奪，明顯可以看出各家車企對未來的取向。那么，誰能獲勝呢？
全固態(tài)才是未來
固態(tài)電池，在業(yè)內(nèi)被視為動力電池的終極技術(shù)之一，相比現(xiàn)在純電動汽車使用的鋰電池，全固體電池具備很多優(yōu)勢，比如能量密度更高、續(xù)航距離更長、充電時間也更短。發(fā)生事故時，也具有更高的安全性。
根據(jù)荷蘭市場分析公司Future Bridge的說法，到2025年，SSB（固態(tài)電池）的成本將與鋰離子電池達到同等水平。不過，因為是電解質(zhì)是全固態(tài)的，與現(xiàn)有的液態(tài)鋰電池完全不同，解決“界面問題”的技術(shù)難度也是最高的。
從技術(shù)上來說，Solid Power的首席執(zhí)行官道格·坎貝爾（Doug Campbell）信心爆棚，“將我們的電池稱為‘全固態(tài)’，是因為我們創(chuàng)造了一種真正全固態(tài)的電解質(zhì)……我們已經(jīng)完全除去了易燃的液體電解質(zhì)，并用我們的固體離子導(dǎo)電硫化物電解質(zhì)代替了它。
展開 寧德時代公開兩種“固態(tài)電池”相關(guān)專利
在NIO Day 2020發(fā)布會后，蔚來創(chuàng)始人、CEO李斌也承認，此次發(fā)布的固態(tài)電池仍帶有電解液，為半固態(tài)電池，全固態(tài)電池的量產(chǎn)是很遠的事情。
但即便是在半固態(tài)電池技術(shù)上，其360Wh/kg的能量密度依然吊打現(xiàn)階段主流三元鋰電池，且如何確保技術(shù)、成本以及產(chǎn)能有效把控都將對相關(guān)動力電池企業(yè)提出不小的考驗。
對整個動力電池行業(yè)而言，固態(tài)電池是下半場戰(zhàn)事的必爭高地，變局已經(jīng)在悄悄醞釀，新一輪電池技術(shù)革命即將到來。在這場屬于未來的競爭中，作為龍頭企業(yè)的寧德時代選擇在此時公布兩則專利，或意味著其固態(tài)電池技術(shù)有望提前實現(xiàn)商業(yè)化，甚至是進一步深化與蔚來之間的合作。
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展開 Sakuú公司3D打印3Ah鋰固態(tài)電池
導(dǎo)讀：固態(tài)電池是被廣泛認可的下一代電池技術(shù)，目標是解決新能源車對安全性與長續(xù)航的需求。因為安全性和能量密度方面的優(yōu)勢，固態(tài)電池非常適合消費、航空航天、移動和許多其他應(yīng)用。隨著3D打印技術(shù)向能源領(lǐng)域的拓展，新型固態(tài)電池制造技術(shù)逐漸從概念轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實。
△多材料噴射技術(shù)
南極熊獲悉，自動化多工藝增材制造 (AM) 領(lǐng)導(dǎo)者Sakuu Corporation（前身為 KeraCel Inc.）于2021年7月28日宣布，已開發(fā)出一種3Ah鋰固態(tài)電池 (SSB)，性能等同于或優(yōu)于當前的鋰電池。Sakuú計劃在2021年第三季度末和第四季度的向合作伙伴提供電池樣品。
△Sakuu的第一代固態(tài)電池。圖片由Sakuu提供。
Sakuú一直在開發(fā)第一代SSB電池技術(shù)及旗艦增材制造平臺，據(jù)稱平臺使用多材料粘合劑噴射工藝，并將于2021年年底投入商業(yè)使用。第一代電池包括30個子電池，使用鋰金屬和陶瓷隔板。另外，電池設(shè)計使用當前行業(yè)標準陰極材料（未來或許會使用支持更高電壓的陰極材料），可產(chǎn)生高達25%的能量。
△多材料多工藝3D打印平臺
Sakuú首席執(zhí)行官兼創(chuàng)始人Robert Bagheri表示，公司開發(fā)了第一代SSB，以證明電池技術(shù)在 Sakuú 1000 先進3D打印平臺的可行性。他還補充說，在過去一年里，公司將電池能量容量提高了100倍，體積能效提高了12倍以上，并計劃在2022年初開始批量生產(chǎn)電池，滿足戰(zhàn)略合作伙伴需求。
固態(tài)電池3D打印現(xiàn)在已經(jīng)成為增材制造在能源領(lǐng)域發(fā)展的風向標，各家公司都在努力奪取這塊“高地”。2021年5月，Sakuú宣布了新型工業(yè)級3D電動汽車電池打印機，高調(diào)進軍能源市場。一個月之后，又公開三項專利，進一步完善技術(shù)。
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中國初創(chuàng)公司開始量產(chǎn)固態(tài)電池 能量密度超400 Wh/kg
據(jù)外媒報道，固態(tài)電池被認為是下一代鋰離子電池，因此受到人們的極大關(guān)注，但是尚未有公司將固態(tài)電池投入量產(chǎn)。現(xiàn)在，一家中國的初創(chuàng)公司表示，其已經(jīng)開始建立固態(tài)電池生產(chǎn)線，并且將開始量產(chǎn)固態(tài)電池。
中國清陶（昆山）能源發(fā)展有限公司是一家從清華大學剝離出來的初創(chuàng)公司，清華大學是中國技術(shù)最發(fā)達的大學之一，該公司表示其已經(jīng)在中國部署了第一條固態(tài)電池生產(chǎn)線。
固態(tài)電池被認為比普通鋰離子電池更安全，而且具有更高的能量密度。該技術(shù)是全球高科技公司的下一代高容量儲能解決方案，旨在改進現(xiàn)有的鋰離子電池，用固體和導(dǎo)電材料取代液體或凝膠形式的電解質(zhì)。
該初創(chuàng)公司的負責人南策文表示，已經(jīng)投資了10億人民幣（約合1.44億美元）用于搭建生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線位于中國東部的江蘇省昆山市，年產(chǎn)能為100兆瓦時，計劃到2020年將年產(chǎn)能提升至700兆瓦時。目前，他們將此類固態(tài)電池主要用于“特殊設(shè)備和高端電子產(chǎn)品中”，但是南策文表示該公司正與一些大型汽車制造商就將該固態(tài)電池用于電動汽車中進行磋商。
據(jù)該公司所說，與容量為250至300 Wh/kg的新一代鋰離子電池相比，其固態(tài)電池的能量密度已經(jīng)超過了400 Wh/kg。
展開 突破性3D打印固態(tài)電池技術(shù)！黑石磷酸鋰鐵陰極工藝無需鈷或鎳
導(dǎo)讀：能源一直是人類社會的永恒議題，如何利用3D打印技術(shù)在電池等能源技術(shù)上取得進一步的突破也是許多人一直在探索的課題。
南極熊獲悉，瑞士黑石資源股份公司（Blackstone Resources AG）（SWX：BLS）于2021年4月12日宣布，其專有3D打印生產(chǎn)技術(shù)已在3D打印固態(tài)電池領(lǐng)域走過了一系列重要的里程碑，代表了公司在這種下一代技術(shù)的重大突破。據(jù)了解，黑石德國子公司Blackstone Technology GmbH已成功打印并測試了首款可工作的固態(tài)電池，并展示了由Blackstone固態(tài)電池供電的LED燈。
△5x5平方厘米的袋式電池，帶有發(fā)光二極管
固態(tài)電池3D絲網(wǎng)打印工藝
固態(tài)電池的生產(chǎn)標志著3D絲網(wǎng)打印工藝已完成研究和評估階段，這是生產(chǎn)固態(tài)鋰電池的一種靈活的新方法。這項工藝需要實現(xiàn)三個重要概念：
完成作為隔膜的機械穩(wěn)定的3D打印固態(tài)電解質(zhì)。
生產(chǎn)3D打印復(fù)合陰極（加上固態(tài)電解質(zhì)和磷酸鐵鋰的復(fù)合材料）。
完整3D打印5x5平方厘米的袋式電池，無需使用機械墊片，即可正常運行。
與使用液體電解質(zhì)的傳統(tǒng)電池設(shè)計相比，Blackstone Technology的3D打印固態(tài)電池技術(shù)具有明顯優(yōu)勢。它可以大大降低生產(chǎn)成本、提高電池的能量密度、并提供更多充電周期。Blackstone Technology已從生產(chǎn)技術(shù)中獲得了最高效率和最大杠桿作用，代表了全球電池制造過程的變革者，也為使用各種正極材料的量產(chǎn)固態(tài)電池鋪平了道路。
△3D打印固態(tài)電池生產(chǎn)工作流程
3D打印固態(tài)電池使用LFP技術(shù)，具有基于磷酸鋰鐵（LFP）的陰極，這項技術(shù)的好處是便宜且不需要鈷或鎳。公司還計劃與其他金屬（如NMC電池）進行組合。
展開 蔚來續(xù)航將超1000公里，究竟什么是固態(tài)電池？
近日，新能源車企蔚來最新發(fā)布，下一步將在新車型上使用續(xù)航里程超1000公里的“固態(tài)電池”，這迅速引起業(yè)內(nèi)高度關(guān)注。受消息影響，國內(nèi)鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈板塊相關(guān)個股股價也在近兩日出現(xiàn)大幅波動。那么，究竟什么是固態(tài)電池？它又能給新能源產(chǎn)業(yè)帶來多大變化呢？
蔚來董事長 李斌
：150度電池包，我們采用最先進的量產(chǎn)固態(tài)電池技術(shù)，實現(xiàn)了360瓦時每公斤的超高能量密度，即將發(fā)布的新車續(xù)航將超過1000公里。
1月9日，蔚來的最新發(fā)布讓“固態(tài)電池”這一概念迅速受到市場高度關(guān)注。據(jù)悉，這一電池計劃于2022年第四季度開始交付。
中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟副秘書長 馬小利
：它命名是基于它電解質(zhì)的形態(tài)的不同。固態(tài)電池電化學穩(wěn)定性就比較好，熱穩(wěn)定性也好，所以它的電池的安全性等各方面可能相對這個程度就要提升一些，這是它相比液態(tài)電池的一個優(yōu)點。實際上這個概念已經(jīng)很長時間了，并沒有在市場上看到進一步的擴展應(yīng)用。
專家介紹，目前國內(nèi)新能源汽車保有量已達近500萬輛，動力電池裝機總量達到267Gwh。而這些使用的電池主要可分為磷酸鐵鋰和三元鋰兩類，都屬于液態(tài)電池，里面使用的是液態(tài)電解質(zhì)。
受消息影響，市場層面也對隔膜、電解液等原本適用于液態(tài)電池的材料可能遭到棄用，產(chǎn)生一定擔憂。
近兩個交易日內(nèi)，隔膜、電解液龍頭企業(yè)恩捷股份、新宙邦等公司股價均出現(xiàn)大跌。專家認為，雖然蔚來的最新發(fā)布有利于推進產(chǎn)業(yè)向前邁進，
但固態(tài)電池真正應(yīng)用還需要一定時間。
展開 剪斷了還能通電的電池來了！國內(nèi)首條固態(tài)鋰電池產(chǎn)線在昆山建成投產(chǎn)
11月19日，第二屆鋰電池技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇在昆山舉行。記者從論壇上獲悉，國內(nèi)首條固態(tài)鋰電池產(chǎn)線已于11月份在昆山建成投產(chǎn)，并推出了第一批固態(tài)鋰電池產(chǎn)品。
固態(tài)鋰電池摒棄了易燃易爆的危險化學品——電解液，具有能量密度高、安全可靠、可實現(xiàn)柔性/微型化等特點。即使對電池進行針刺、剪切、擠壓、重物沖擊等各種物理破壞均不會出現(xiàn)冒煙、起火、爆炸的安全事故，滿足特殊應(yīng)用場景的高安全需求。
固態(tài)電池是目前學術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界公認的下一代鋰電池發(fā)展方向，包括豐田、東芝、蘋果以及寶馬、奔馳、大眾等國際知名企業(yè)都在這個領(lǐng)域有所布局。清陶(昆山)能源發(fā)展有限公司脫穎而出，成功研發(fā)高安全高能量密度固態(tài)鋰電池技術(shù)，并率先建成固態(tài)電池產(chǎn)線，成為行業(yè)領(lǐng)跑者。
隨著固態(tài)電池技術(shù)的進一步提升，清陶將根據(jù)市場需求不斷推進技術(shù)演進，目前已與多家大型車企開展合作，對于固態(tài)電池裝備整車有了明確的路線圖，預(yù)計在2020年能夠滿足車企在動力電池方面的需求，為其提供電池方案。
（來源：江蘇廣電融媒體新聞中心 作者：耿昊東 郭彧）
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