中國粉體網訊  伴隨著全固態鋰電池熱的興起，各種“準固態”、“半固態”或“混合固液鋰電池”等概念的鋰電池相繼出現，存在著混淆概念的現狀。本文所說的固態電池是指全固態鋰電池，即：電芯由固態電極和固態電解質材料構成，電芯在工作溫度范圍內，不含有任何質量及體積分數的液體電解質，也可稱為“全固態電解質鋰電池”，其中主要包括全固態鋰離子電池和全固態金屬鋰電池（差別在于前者負極不含金屬鋰，后者負極為金屬鋰）。

不得不指出的是，如果按照出現的時間節點來看，全固態金屬鋰電池要早于液態鋰離子電池，但是全固態金屬鋰電池的電化學性能、安全性、工程化制造方面一直無法滿足應用要求；而液態鋰離子電池通過不斷改進，綜合技術指標逐漸滿足消費電子類市場應用需求，后來被更多的市場所接受。

如果是從技術發展趨勢來看，相比液態鋰離子電池，專家們普遍認為，全固態金屬鋰電池有可能具有安全性能更好、能量密度更高和循環壽命更長等優點。由于固態電池與傳統液態電池的技術差異過大，如果固態電池產業化并成為動力電池的主流，對于現有鋰電產業鏈會有什么影響？中國粉體網編輯特梳理了目前業界的一些觀點。

對正極材料的影響

全固態鋰二次電池的正極一般采用復合電極，除了電極活性物質外還包括固體電解質和導電劑，在電極中起到同時傳輸離子和電子的作用。LiCoO2、LiFePO4、LiMn2O4研究較為普遍，后期可能開發高鎳層狀氧化物、富鋰錳基及高電壓鎳錳尖晶石型正極等。整體上看，與當前發展方向相符。

對負極材料的影響

全固態鋰二次電池的負極材料目前主要集中在金屬鋰負極材料、碳族負極材料和氧化物負極材料3大類，三大材料各有優缺點，其中金屬鋰負極材料因其高容量和低電位的優點成為全固態鋰電池最主要的負極材料之一。其中，選用硅碳負極較符合當前負極材料企業的布局；而選用金屬鋰負極則對負極材料企業影響較大。

對隔膜和電解液的影響

申萬宏源研究認為，全固態鋰電池不再需要隔膜和電解液，因此倒逼相關企業緊跟趨勢實施轉型。但他們也指出，市場過度擔心隔膜和電解液環節被替代；性能更佳的固態電池是未來長期發展趨勢，但應用之路困難重重，仍需解決幾大痛點，如：極其復雜的鋰電供應鏈重塑、新科技材料的成本如何降低、快充效率的提升等等問題。據估測，固態電池實際大規模應用尚需5-10年時間，因此給予隔膜和電解液企業充足的時間進行技術儲備及轉型。

對銅箔/鋁箔的影響

對于此方面，申萬宏源研究認為，沒有直接沖擊，但集流體需改善以適配高性能電極，如銅箔需三維集流體以適配金屬鋰負極，鋁箔需復合導電涂層以適配復合正極。

對上游金屬材料需求的影響

申萬宏源研究認為，固態電池對上游金屬需求的可能影響有：（1）鋰需求增加，特別是金屬鋰負極的核心技術地位，且正極或采用富鋰材料，讓鋰元素扮演更加重要的角色是提升鋰電能量密度的核心思路之一；（2）鎳需求有望增加，鈷需求減少，固態電池大大提高了電池的安全性，將加速三元正極高鎳化速度，長期看具有一定不確定性，需觀察鈷錳酸鋰、鈷酸鋰和富鋰錳基等正極材料品質的進一步技術路線之爭。

對鋰電池生產設備的影響

大容量的全固態鋰二次電池，由于應用面寬，市場很大，需要能快速、低成本的規模制備，許曉雄等認為，在液態鋰離子電池中廣泛使用的高速擠壓涂布或噴涂技術可以借鑒；基于聚合物固體電解質的大容量全固態鋰二次電池制備與現有鋰離子電池的卷繞工藝接近；但是，考慮到目前無機固體電解質膜的柔韌性不佳，在制備全固態鋰二次電池時更多的采用疊片工藝。

全固態鋰電池的生產設備雖然與傳統鋰離子電池電芯生產設備有較大差別，但據許曉雄等分析認為：從客觀上看不存在革命性的創新，可能80%的設備可以延續鋰離子電池的生產設備，只是在生產環境上有了更高的要求，需要在更高級別的干燥間內進行生產，這對于具備超級電容器、鋰離子電容器、鎳鈷鋁、預鋰化、鈦酸鋰等空氣敏感儲能器件或材料的企業來說，制造環境可以兼容，但相應的生產環境成本顯著提高。

對鋰電池企業的影響

申萬宏源分析認為，固態電池壁壘較液態電池更高，率先實現產業化者可能享有高溢價；固態電池一旦大規模推廣后，已有的液態電池產業鏈將迎來巨大沖擊，可能導致已有的電池競爭格局發生突變；甚至大幅推進新能源汽車對燃油車的替代。

參考來源：

許曉雄，李泓：為全固態鋰電池“正名”，儲能科學與技術2018

申萬宏源研究：技術變革之路任重道遠，長期利好鋰、鎳需求——固態電池行業深度2021

（中國粉體網編輯整理/平安）

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