中科院院士欧阳明高：跨越创新周期 迎接国际新一轮动力电池技术之争

  在汽车产业链领域，被业内公认为“下一代电池技术”的固态电池，因具有更高的安全性、更长的循环寿命、更高的单位体积内的包含的能量、高功率特性及更强的温度适应性等优点，正在快速“升温”，形成多方竞逐博弈的趋势。

  “现在行业内已形成共识，全固态电池是公认的下一代电池的首选方案之一，被列入中国、美国、日韩等主要国家的发展的策略，成为下一代电池技术竞争的关键制高点。”近日，在中国全固态电池创新发展高峰论坛举行期间，中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高在接受《中国经营报》等媒体记者专访时表示，全固态电池有可能是在2030年左右实现产业化。

  在目前主流的液态锂电池体系中，我国在全球动力电池产业版图上占据举足轻重的地位，全球排名前十的动力电池企业有六家来自中国。美国、欧盟、日韩等国家和地区想要争夺对动力电池的话语权，意图从全固态电池切口进入，实现换道超车。其中，日本更是举全国之力推动全固态电池的商业化，已形成官-产-学联盟，丰田、本田、日产汽车等日系车企已在全固态电池方面做深度布局。

  相较于日韩等企业在全固态电池领域的深耕积淀，我国进入固态电池赛道的时间更晚，而且主要是以科研机构和院校为支撑，产业化的进程更慢。

  欧阳明高认为，目前动力电池产业已经迎来新一轮材料创新周期，我国需要跨越创新周期，迎接国际新一轮动力电池技术之争。

  现阶段，行业内正在大规模运用的动力电池为液态锂离子电池，它存在一定的热失控风险，有着里程焦虑，并且已接近单位体积内的包含的能量上限，因此行业希望构建新一代动力电池。全固态电池被认为是满足规定的要求最好的选择之一，是未来锂电的理想形态。

  液态锂离子电池主要由正极、负极、电解液和隔膜组成。在固态电池中，固态电解质替代了电解液。固态电解质是实现高安全性、单位体积内的包含的能量、循环寿命性能的关键。

  固态电池并不是一个新事物，早在2008年左右，便已有汽车领域内的企业着手对全固态电池进行研发。

  若按照电解质形态来划分，动力电池主要可分为液态电池、半固态电池以及全固态电池。在全世界内，下一代电池技术的竞争制高点大多分布在在全固态电池技术领域，其中硫化物电解质占了重要地位。

  “近10年来，以硫化物固态电解质为代表的新型固态电解质发展迅猛，离子电导率赶上甚至超过液态电解质，推动固态电池研发进入新一轮热潮。”欧阳明高说道。

  安全被认为全固态电池最主要的优势。欧阳明高认为，全固态电池具有技术颠覆的性能潜力，具备高安全性。“液态与固态电解质的差别在于，硫化物固态电解质的耐热性能保持到300℃，而液态电解质达到100℃就会蒸发，因此全固态电池增加了200℃的安全空间，使得动力电池在正常的工作环境中有着更高的安全保障。”

  “当前，主流的液态锂离子电池的离子传导模式为运载模式，需要经过溶剂化、脱溶剂化等流程，通俗来讲就是离子在液态电解质中移动需要‘坐船’。然而，锂离子在固态电解质中是跳跃模式，它的传递速率更高，这就使其充电速度能大幅度提升，这就是它的高功率特性。”欧阳明高表示，全固态电池具备的快充特性与当前行业内所提及的快充并不相同，目前电动汽车充电速度如果太快就会发生“析锂”现象，但全固态电池有望解决这一问题。

  在欧阳明高看来，全固态电池还具有较强的温度适应性。“现有的液态锂离子电池在低温度的环境下的续航能力不理想，因为液态电解质的锂离子电导率和温度直接相关。然而，全固态电池的电解质在-30℃和100℃的范围内都不会凝固和气化，所以有着很好的温度适应性，不有必要进行很复杂的热管理，也不会因为冬季气温低其容量就一下子就下降。”

  不过，“理想很丰满，现实却很骨感”，全固态电池发展前途广阔。但在产业化方面，全固态电池还有许多问题没解决，距离量产仍需要很长时间。

  记者注意到，目前在行业内企业公布的全固态电池产业路线图中，产业化时间基本上集中在2027—2030年。

  欧阳明高认为，衡量全固态电池产业化的标准应当是这类电池的市场占有率至少达到1%。“就算全固态电池在2030年实现产业化，它要想替代液态锂离子电池50%的市场占有率也需要20—30年时间。不过，我们要看到，电动车现在也就只替代了（燃油车）30%的市场占有率，其他几个国家就已经惊呼中国品牌的车要领先了。这说明，市场占有率不要达到50%，达到1%就已经是一种预警了。对于汽车技术而言，1%是很重要的市场占有率，全固态电池（对原有电池技术）替代1%就已经具有突破性意义。”

  全固态电池发展前途广阔，围绕着全固态电池技术的商业化落地，一场全球化竞争已不可避免。

  “中国要不要发展全固态电池？中国是目前液态锂离子电池的领先国家，好像也不需要过多的担心。但是，必须要格外注意的是，现在我们已走到了新一轮材料创新周期。”欧阳明高认为，我国动力电池产业面临国内外竞争加剧的现状，需要居安思危，向低碳化、智能化、固态化方向发展。

  在欧阳明高看来，中国全固态电池的研发目前来看存在认识还不统一、力量比较分散、产学研不协调等问题，需要联合起来建立协同创新平台，共同突破全固态电池产业化的关键技术。

  与此同时，中国发展全固态电池还面临产业链挑战。“中国拥有全球最强大的动力电池产业链，如果我们现在发力全固态电池将面临以下情况：从原料及基材生产、电芯及电池包装配、电池生产应用到电池回收，全固态电池将对现有电池全生命周期产业链造成巨大冲击。”欧阳明高说道。

  全固态电池技术有不同技术路线，且各有利弊，国际上多以硫化物全固态电池为主要技术路线。而在中国，当前固态电池技术路线呈现多元化发展的新趋势，半固态电池、全固态电池均有布局，发展重点是半固态（固/液混合）电池。

  “我国对固/液混合电池布局早，产业链完整，各企业正在尝试装车。”欧阳明高强调，从行业全局看，我们既要发展渐近性半固态技术路线，又要防范激进型全固态技术路线带来的颠覆性风险。

  欧阳明高认为，目前全固态电池国内外专利布局差距较大，我国急需加强研发力度。“现阶段，日本企业专利布局领先，全固态电池专利申请前5名企业有4家日本企业和1家韩国企业，丰田排名第一，申请专利1000项以上。我国近5年专利布局加速，各家企业在全固态电池方面开始加大投入，但与领先企业相比仍有很大的差距，需要加大力度。”

  记者注意到，中国电动汽车百人会理事长陈清泰在同一场论坛上谈到，10多年来，我国在新能源汽车领域长期处在全球领头羊，其中一个重要的原因是，我国储能电池技术和产业方面处于领头羊。换言之，没有电池方面的领头羊就不可能有新能源汽车的领先地位。

  欧阳明高认为，未来我国的动力电池产业既需要低成本产品，又需要高比能产品，需要两头发力。在高比能电池方面，他认为2030年左右全固态电池产业化突破的可能性极大，行业各方应全力以赴，一同推动中国电池产业的高水平质量的发展，形成持续引领全球电池行业之势。

  “面对未来，我们既不要过于焦虑，也不要过于乐观，我们应该用科学严谨的态度去对待全固态电池。具体而言，我们第一步要做的是广泛地进行交流。其次，要多做一些基础的研究，积聚产学研的力量共同来推动，联合起来就能形成一股力量。最后，我们要加强产业协作。现阶段，要发展全固态电池，就从另一方面代表着我们的产业链要重新建设，很多设备、工艺、装备以及供应链需要花时间重新‘搭建’，这个建立的过程需要产业协同，这样的协同对大家都是有利的。”欧阳明高说道。