鋰離子 (Li-ion) 電池已成為許多應用的首選技術。鋰離子電池供電系統(tǒng)的范圍從手機、筆記本電腦和電動工具到電動汽車、電動卡車和公共汽車，甚至電動飛機。傳統(tǒng)的鋰離子電池包括正極、負極、隔膜和液體電解質。易燃液體電解液是造成鋰離子電池安全問題的原因，例如電解液泄漏、火災或爆炸。顧名思義，在固態(tài)電池中，易燃液體電解質被固態(tài)電解質取代，從而提高了安全性并增強了電池特性。固態(tài)電池的開發(fā)旨在打造具有更高能量密度、快速充電能力、更低成本和更高安全性的下一代電池。

固態(tài)電池在汽車、消費電子、工業(yè)、航空航天等多個行業(yè)有許多潛在應用。固態(tài)電池有兩種截然不同的類別：能量容量非常小的固態(tài)電池，已經商用來自多家供應商，旨在應用于消費電子產品，而最大的推動力是用于電動和混合動力電動汽車 (EV/HEV) 的大能量容量(“散裝”)固態(tài)電池。

電動汽車是固態(tài)電池發(fā)展的關鍵驅動力

內燃機 (ICE) 為汽車提供動力已有 100 多年的歷史，但ICE 的時代即將結束。電動汽車將逐步取代內燃機汽車，并在未來幾年成為汽車行業(yè)的主流。

然而，今天許多汽車用戶仍然擔心電動汽車的續(xù)航里程短、充電時間長、成本和安全性。為了增加行駛里程，一個簡單的方法是增加電池容量。可以通過增加每個電池組(車輛中的大電池)的電池單元(基本單元)的數量來增加能量容量 - 在這種情況下，電池價格和重量都會增加，并且電池會占用大量空間車輛——或者通過增加電池能量密度，一個更合適的解決方案。固態(tài)電池方法可以提高電池能量密度，因此每輛車需要更少的電池。這也是眾多電池生產商和汽車主機廠瞄準固態(tài)電池發(fā)展的原因之一。

盡管據稱固態(tài)電池與傳統(tǒng)鋰離子電池相比具有多項優(yōu)勢，但它們的發(fā)展也面臨著許多挑戰(zhàn)，如離子電導率低、固體電解質潤濕性差、工作溫度高等。固態(tài)電池的最終選擇- 電解質材料及相關設備和工藝仍在研究中。

安全和高性能的電池是對抗競爭對手的重要差異化因素。因此，盡管仍然存在技術和供應鏈挑戰(zhàn)，許多電池和汽車制造商已經提出了大規(guī)模生產的目標路線圖，以確保在固態(tài)電池市場中的領導地位。

例如，豐田計劃從 2025 年開始量產固態(tài)電池。QuantumScape 和松下也計劃在 2025-2026 年量產固態(tài)電池，三星 SDI 正致力于從 2027 年開始量產的固態(tài)電池。此外，大眾、現代和寶馬等許多電動汽車制造商都對固態(tài)電池初創(chuàng)公司進行了投資，并計劃在未來幾年推出使用固態(tài)電池的電動汽車。例如，大眾汽車計劃在 2025 年左右推出配備固態(tài)電池的電動汽車，并與初創(chuàng)公司QuantumScape建立合作伙伴關系。

基于技術里程碑的成就和不斷增長的供應鏈合作，Yole Développement預計固態(tài)電池的商業(yè)化將在 2025 年左右開始。但是，小規(guī)模生產可能會更早發(fā)生。根據 Yole Développement 的數據，到 2027 年，大容量固態(tài)電池市場規(guī)模將約為 2.36 GWh，預計在此之后將加速增長。由于與傳統(tǒng)鋰離子電池相比，至少最初的成本較高，固態(tài)電池可能會首先在較低系列的高端電動乘用車中采用，或者作為“溢價”價格提供的電池選項。在乘用電動汽車中成功采用固態(tài)電池將加速從混合動力汽車向純電動汽車的過渡。之后，固態(tài)電池將擴展到其他應用領域，例如航空航天。

將固態(tài)技術帶入大規(guī)模生產是一項艱巨的任務，合作伙伴關系比以往任何時候都更重要，以便將所有必要的固態(tài)電池專有技術整合在一起：技術、設備、大批量/高產量生產和終端-系統(tǒng)。

電動汽車制造商將在這種合作伙伴關系中擁有獨特的地位，因為他們可以提供超過 1 億美元的資金，需要固態(tài)電池技術來與競爭對手區(qū)分開來，有大容量的電池需求(每輛車有很多電池，每年有很多車輛) )，并擁有成熟的銷售和分銷網絡。

結論

固態(tài)電池被認為是下一代電池系統(tǒng)的終極電池技術。EV/HEV 制造商及其合作伙伴的密集開發(fā)工作將導致固態(tài)電池在 2025 年至 2030 年期間逐漸成為“優(yōu)質”電池。經過進一步優(yōu)化和規(guī)?；a，固態(tài)電池將向其他應用領域擴展，但其高附加值仍將主要集中在電動汽車應用領域。