固態(tài)電池已成為全球新一輪動(dòng)力電池競賽中的投資熱點(diǎn)。

2018年底，成立于2010年的半固態(tài)鋰電池研發(fā)企業(yè)24M對(duì)外宣布，獲得D輪2180萬美元融資，資本方來自高級(jí)陶瓷制造商京瓷集團(tuán)和全球貿(mào)易公司伊藤忠商事。

這家公司從曾經(jīng)風(fēng)靡一時(shí)后來衰落的美國磷酸鐵鋰電池企業(yè)A123分拆出來，由中國臺(tái)灣科學(xué)家蔣業(yè)明博士創(chuàng)立，目標(biāo)是為電動(dòng)汽車開發(fā)價(jià)格合理的高能量密度電池，將從2019年開始建立一個(gè)小型產(chǎn)業(yè)化工廠，希望在2020年交付首批產(chǎn)品。

24M是新一輪全球動(dòng)力電池競賽中的一個(gè)縮影。從全球來看，中國、日本、韓國、德國、法國、美國、英國、澳大利亞等國家的諸多車企和電池企業(yè)紛紛下注固態(tài)電池，希望打造下一個(gè)超級(jí)明星公司——固態(tài)電池領(lǐng)域的“寧德時(shí)代”，后者是中國創(chuàng)業(yè)板估值最高的公司。

不過，中國化學(xué)與物理電源協(xié)會(huì)秘書長劉彥龍對(duì)“大出行下半場”（wx：investchuxing)分析，固態(tài)電池現(xiàn)在還處于實(shí)驗(yàn)室階段，在研發(fā)上還面臨比較多的難以客服的障礙，預(yù)計(jì)真正量產(chǎn)至少要在五年之后。

為何搶注下一代鋰電池

電動(dòng)汽車的蓬勃發(fā)展對(duì)動(dòng)力電池的能量密度和安全性提出了更高的要求。

2017年中國政府11月發(fā)布的 《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》規(guī)劃提出，純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的單體能量密度在2020年達(dá)到 300Wh/kg，2025年達(dá)到 400Wh / kg,2030年達(dá)到500Wh/kg。

這對(duì)現(xiàn)有的液態(tài)鋰電池而言是一個(gè)很高的目標(biāo)。 “特斯拉用的電池目前是全球能量密度最高的動(dòng)力電池，2018年初特斯拉宣布與松下聯(lián)合研發(fā)的21700單體能量密度達(dá)300Wh／kg，而國內(nèi)一般電芯廠家的單體能量密度在230Wh／kg左右，到2020年實(shí)現(xiàn)國家要求的300Wh/kg挑戰(zhàn)很大。” 清陶能源董事長馮玉川解釋，但固態(tài)電池就相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

作為下一代電池技術(shù)的固態(tài)電池，對(duì)很多人而言是一個(gè)比較模糊的概念。

簡單地說，固態(tài)鋰電池是相對(duì)液態(tài)鋰電池而言，是指結(jié)構(gòu)中不含液體，所有材料都以固態(tài)形式存在的儲(chǔ)能器件。具體來說，它由“正極材料+負(fù)極材料和電解質(zhì)”組成，而液態(tài)鋰電池則由正極材料+負(fù)極材料+電解液和隔膜組成。

中科院物理所研究員、固態(tài)離子學(xué)課題組組長黃學(xué)杰對(duì)“大出行下半場”（wx：investchuxing)介紹，固態(tài)鋰電池采用金屬鋰作為負(fù)極，固體無機(jī)或高分子材料作為電解質(zhì)，能量密度比采用同類型正極材料的鋰電子電池高20%-30%。

馮玉川分析，“全固態(tài)鋰電池單體的能量密度在實(shí)驗(yàn)室可以到430Wh/kg以上，在中試階段可達(dá)375Wh/kg，在量產(chǎn)階段可以輕松達(dá)到300Wh/kg以上�！�

在能量密度之外，安全性是固態(tài)電池的更大優(yōu)勢。對(duì)此，中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所副研究員董衫木表示，目前液態(tài)鋰電池選擇使用的液態(tài)有機(jī)電解液易燃易爆，用固態(tài)電解質(zhì)代替液態(tài)電解液，是我們公認(rèn)可以提升鋰電池安全性能最為有效的方法之一。

清華大學(xué)材料學(xué)院副教授李亮亮分析，固態(tài)電解質(zhì)不易燃，還不會(huì)產(chǎn)生液態(tài)電解液，因此不帶腐蝕性，是解決電池安全性問題的有效方法，也符合未來電池發(fā)展的趨勢。

同時(shí)，固態(tài)電解質(zhì)較高的機(jī)械強(qiáng)度也能有效地抑制電池循環(huán)過程中鋰枝晶的刺穿, 使鋰金屬負(fù)極的應(yīng)用成為可能。

根據(jù)北京理工大學(xué)材料學(xué)專業(yè)碩士研究生楊豪等人的研究，在全固態(tài)鋰電池中, 由于這種鋰金屬負(fù)極的設(shè)計(jì), 一方面電池的重量能量密度和體積能量密度將得到進(jìn)一步的提升, 且其正極材料可以延伸到更多的其他材料; 另一方面, 鋰金屬負(fù)極的應(yīng)用也帶來了鋰枝晶生長所引起的安全問題。 而固態(tài)電解質(zhì)具有良好的機(jī)械性能,能有效地防止鋰枝晶的穿透并抑制其生長, 兼具電解質(zhì)和隔膜的功能。

根據(jù)固態(tài)電池中固態(tài)電解質(zhì)的狀態(tài)，可以將固態(tài)電池分為全固態(tài)和半固態(tài)電池，前者的電解質(zhì)是固態(tài)，但在電芯中有少量的液態(tài)電解質(zhì)，后者就是一半固態(tài)電解質(zhì)、一半液態(tài)電解質(zhì)，如本文開篇提到的24M這家公司的產(chǎn)品。