改善电动汽车安全性 固态电池走向产业化道路了吗？
“不久之后，国内将建设10条固态电池生产线。”近期，在一次有关新能源汽车的技术发展研讨会上，有关专家释放的这条消息引起了《中国汽车报》记者注意。在液态电池“横扫”整个电动汽车动力电池市场的当下，固态电池突然平地而起，这让行业不得不为之侧目。
上月，在中国电动汽车百人会夏季论坛（以下简称“百人会夏季论坛”）举办期间，中国工程院院士陈立泉专门就固态电池的技术发展状况及其优越性能进行了阐释，并提出，固态电池中不含可燃的液体电解质，这一特性能够极大地改善电动汽车的安全性，因此他建议应大力支持固态电池的研究、开发和产业化。
■安全性是最大优势
自电动汽车推广以来，因锂离子电池燃烧而发生事故的新闻一直未曾间断，现阶段所使用的动力电池安全性问题已引起全社会广泛关注，可以看到，为破解安全隐患，近几年锂电池行业各个环节方都在不遗余力地解决电池安全问题。
与此同时，为提高电动汽车续驶里程，实际情况是，已有多个国家制定了电芯能量密度进一步提升到300～400千瓦时的计划。因此，如果从应用层面出发，就需要未来的电池既具备安全性，又同时拥有高能量效率的特性。
据记者了解，尽管目前动力电池在电池模块和系统设计方面，已经采取了先进的电源管理技术、冷却技术、密封技术、散热技术等，基本满足了电动汽车对安全性的要求，但依然存在着热失控、过热、起火燃烧甚至爆炸的危险，行业专家认为，导致其燃烧爆炸的根本原因，是锂离子电池电解质属于可燃的有机溶液，因此，固态电解质的电池则被看作是解决动力锂电池安全问题的终极方案。中国科学院宁波工业技术研究院新能源技术研究所研究员许晓雄认为：“在新型二次化学储能电源中，基于固体电解质的全固态锂电池的优势与特点是很明显的，目前，企业、科研单位、高校都非常关注这一领域，并在努力地推进相关研究工作。”
据一位不愿具名的业内专家介绍：“固态电池由正极、负极、电解质、集流体和外壳构成，其中关键部件是前三者。如果在固态锂空气电池中，固态电解质可以将空气正极侧和锂金属负极侧分离，能够完全防止大气成分和锂金属的直接反应，从安全性上说，固态电解质具备很高的机械强度来阻止锂枝晶穿透；从稳定性上说，以氧化物体系为主的固态电解质可以表现出优良的稳定性，同时也能够解决开放型空气电池的漏液和电解液挥发问题。”
在百人会夏季论坛上，陈立泉同样对固体电池安全性特征作了说明，他谈到，当电池出现局部短路时，只是聚合物发生熔化，熔化以后成为绝缘体，不会着火。
■电导率难题待破解
“固态电池在安全性方面确实具备很大优势，但根据目前的研发进展，能量密度方面的优势还暂时无法完全展现。”许晓雄告诉记者。
宁波索福人能源技术有限公司董事长王蔚国进一步向记者解释：“固态电解质的锂离子电导率通常比液态的水系和非水系电解液低，在电池组装过程中和锂金属以及空气正极之间的界面阻抗较大，这就造成固态锂空气电池的能量利用效率和输出功率目前低于液态的水系和非水系电解液体系。也就是说，固态电池在能量密度方面暂时不具备优势。”
王蔚国指出：“由于固态电解质电导率总体低于液态电解液，这导致了目前固态电池的倍率性能整体偏低，内阻较大，所以固态电池暂时无法满足快充要求。不过，固态电解质的电导率也会随着温度上升而有明显的提高，也就是说，固态电池最好在高一点的温度下工作，才能发挥良好的性能。否则当温度低时，固态电池的电导率就低，动力性随之变差。”
据了解，即便是在法国已经运行两年的3000余辆全固态电池出租车，其工作温度也必须在60～80 ℃之间。
■颠覆产业为时尚早
中国科学院物理研究所研究员、清洁能源中心常务副主任、固态离子学课题组组长黄学杰向记者表示：“尽管法国巴黎已经研发出了基于高分子聚合物固体电解质的大容量固态锂电池，并应用于实践，但目前还没有展示出它的真正优势。”
黄学杰认为：“一种材料从实验室走向社会应用层面，一般需要十年左右时间，而固态电池正处于研究阶段，因此要实现产业化，还尚需时日。目前，我们已经预测出固态电池具有高安全性（特别是高比能状态下的安全性）、长寿命的优势，由于现在还没有出现真实的产品，所以只能认为，固态电池所具备的以上优势仅是研发工作者的猜测。只有当它展示出自身优势时，才能真正为市场所接受。”
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