焦點一

日前，日本主要汽車制造商豐田、日產、本田以及松下公司聯手展開了一個新的研發項目——固態電池。鋰離子電池技術與評估中心財團從日本經濟產業省那里獲得了1400萬美元的資金支持。固態電池技術現在越來越被認為是電動汽車發展的下一個重大研發方向。

焦點二

日本政府將與民營企業攜手推進新一代純電動汽車（EV）電池的開發。從今年5月開始，日本經濟產業省將與企業合作，共同推進高效率全固態電池的開發。為此，日本經濟產業省將向技術研究協會——鋰電池材料評價研究中心（LIBTEC）出資16億日元。

全固態電池專利日本領先

日本政府加大全固態電池研發力度的目的之一是奪回電池領域的市場份額。《日本經濟新聞》稱，在車用電池領域，日本企業走在前列，2013年占據全球70%的市場份額。不過，中韓企業正在快速追趕，2013年市場占有率僅為3%的中國企業，到2016年已擴大到26%，而日本企業則減至41%。

左）為傳統電池，右）為全固態電池

被稱為“鋰電池之父”的吉野彰認為，新一代的電池中，最接近實用性的是全固態電池。《日刊工業新聞》稱，2006年之后，全固態電池的專利不斷增加，2012~2014年全球全固態電池相關的專利中，日本占54%。

日本政府計劃從技術開發和標準制定兩方面著手。目前，擁有全固態電池專利數量最多的企業是豐田汽車，其計劃2022年實現全固態電池的商業化應用。

去年10月，豐田宣布投入200余人加速研發固態電池技術。去年12月，豐田與松下聯合對外宣布，雙方正探討在方形車載電池方面展開合作。此外，雙方還欲聯合開發全固態電池，以通過先進的電池技術促進電動汽車的普及。

今年3月，雷諾集團電動汽車業務負責人吉勒斯·諾曼德在接受外媒采訪時透露，雷諾-日產-三菱聯盟正致力于全固態電池技術的研發。諾曼德認為，全固態電池是汽車工業的新希望，主要應用于長續駛的電動汽車，“這項技術在成本、密度和熱穩定性方面都較目前的鋰離子電池有巨大優勢。”他補充說：“雖然仍有許多挑戰，但我們已取得了非常好的進展，目標是在2030年之前將其推向市場，如果可能的話，最早2025年就可以。”

除了汽車廠商及電池廠商外，三菱瓦斯化學、東麗、住友化學等材料廠商也看好全固態電池的市場前景，正在加速相關材料的研發。三菱瓦斯化學的目標是，2020年前開發出用于全固態電池的固態電解質，以期盡快將新一代電池材料推向市場。

固態鋰電池的優勢在哪？

固態電池的優勢主要衍生于其材料的穩定性，日經將固態電池優勢歸納為七點：

一、提高安全性：完全去除電解液漏液、揮發或起火爆炸的危險

二、快速充電：鋰電池共同發明人John Goodenough教授指出，液態鋰電池于過度快充時會產生「枝晶」，引發電池短路而起火爆炸的危險。理論上固態鋰電池則可避免此危險發生。

三、開啟能量密度提升的大門：基于本質上的安全性，固態電池可采用高能量密度材料(如鋰金屬/硅負極)

四、自放電大幅降低

五、電池設計自由度增加，可能實現多層化：除去電解液的固態電池猶如積木，可達成電池芯內部堆棧(串/并聯)，直接提升電量或電壓，如輝能科技的BLCB、美國Polymer Innovations的Multilayer battery

六、柔性化的前景：超薄型的固態電池能夠多次彎曲，適用穿戴或醫療用途，如南韓KAIST發表的超薄可彎電池及輝能科技的可彎鋰陶瓷電池。

七、可于封裝基材上結合材料與零件：固態電池的封裝不受限制，例如輝能科技以軟性電路板作為封裝基材，發表了可直接結合鍵盤、天線等電子組件于電池封裝上的多功能電池，和天線電池，做出前所未有的設計創新。

固態電池已經能取代液態電池了嗎?

其實業界對于固態電解質的研究已有20年以上歷史，但如何克服除去電解液后鋰離子的傳導問題一直是世界難題，約至2011年各界才相繼傳出突破的消息，不過最初固態電池內的鋰離子就像佝僂攜杖的老人家，仍因高界面阻抗而無法高速傳導，難以取代傳統液態鋰電池，因此如何提升導通性成為已研發出固態電池的電池廠研究的方向。

目前，已有部分廠商找到提升導通性的方法：法國Bolloré集團透過將電動車電池加熱至60°C以上來維持固態電池內的導電能力，于英國少量投放城市租賃車；輝能Prologium則透過電芯內部獨家導通技術CeramionTM來降低內阻，其于2017發表的內阻值已低于目前市場主流的18650鋰離子電池并實現5C快充。導電性在現今固態電池的電性水平已足以完全取代液態鋰電池。

市場現況為何?

日經亦繪制了全球固態鋰電池技術分布圖，圖中以圓圈大小示意公司規模、以箭頭指出公司間投資/合作研發的關系，首先可以看出固態電池生產者除了日韓松下、東芝及三星等超大型企業外多為小規模企業，如此規模落差主因固態電池難以量產，在生產技術上與一般液態電池完全不同，不論是生產工藝制程、或是生產線的周遭環境都需要大量的資本投入和嚴格參數控制，所以對后進的新創公司而言，要從實驗室走到量產線的路很長很遠很昂貴，因此以固態電池起家的廠商中除輝能Prologium已開始量產外，其余廠家(主要位于北美)皆停留于樣品或實驗階段，尚未擴大公司規模。

此外，歐美地區固態電池的擁戴者主要為電動車廠，以合資或收購方式與先進電池公司進行策略的捆綁，為固態電池的發展提供強大動能。依據車廠釋出的消息，我們可以期待2020年至2025年間即能見到商品化的固態電池電動車，如此一來，駕駛們能真正擺脫里程焦慮及電池危險性的日子不遠了。

下表歸納圖中介紹之全球主要車用固態電池研發者的動向：