中国固态电池行业发展现状及未来趋势分析

-1-中国固态电池行业发展现状及未来趋势分析一、固态电池分类固态电池是指采用固态电解质的锂离子电池。与传统液态锂电池相比，全固态电池在安全性方面更加优秀。固态电池使用的固态电解质具有不易燃、耐高温、无腐蚀、不挥发的特性，使得电池对温度的敏感性降低。固态电池的技术发展采用逐步转化策略，液态电解质含量逐步下降，全固态电池是最终形态。依据电解质分类，锂电池可分为液态、半固态、准固态和全固态四大类，其中半固态、准固态和全固态三种统称为固态电池。二、固态电池行业产业链固态电池产业链主要变化在中游电解质和负极材料。与液态锂电池大致相似，区别在于中上游的负极材料和电解质不同，若发展至全固态电池，隔膜可能也完全被替换。三、中国固态电池行业发展现状分析1、专利情况从国家知识产权局“高级检索”栏目以“固态电池”为关键词进行查找，共出现1358项专利。近十年，国内关于固态电池的专利申请保持上升势头，年均复合增长率高达40.74%，从2013年的10项专利申请到2021年的305项专利申请，2014年之后国内固态电池相关专利申请量占总申请量的96.8%。2、投融资现状在融资方面，资本竞相入局，抢滩固态电池领域。2022年以来，多家固态电池企业在一级市场获得投资，包括恩力动力、卫蓝新能源、太蓝新能源、高能时代等。投资方除了创投机构、政府投资机构，也不乏车企、电池企业等产业投资者。其中卫蓝新能源2022年获得3笔融资。四、中国固态电池行业前景展望固体电解质的电导率、化学/电化学稳定性、电极与电解质间的界面问题等科学问题，要实现产业化所面临的规模化制备、成本控制等问题，以及要实现固态以及全固态锂电池的真正应用，仍面临众多挑战。1、电解质全固态锂电池的发展主要依赖于固体电解质的发展，在经历了缓慢的发展期后，在最近十年迎来了快速发展的黄金时间。目前最具潜力的电解质有氧化物、硫化物和聚合物，硼氢化物和卤化物在最近五年也都有突破性进展。但是目前各类电解质的优缺点都很明显，例如目前只有部分硫化物电解质的离子电导率接近或者超过有机液体电解液的水平，但因界面等方面的问题，其电化学稳定性尚不尽如人意；氧化物电解质虽具有良好的电化学稳定性，但鉴于其本身高的机械强度，通常需要高温烧结来确保良好的界面接触。没有一种完美的电解质可以满足应用所需要求，因此还需要改善各类电解质以获得良好的综合性能，此外还需要继续努力探索发现新结构的离子导体，使用高通量筛选计算结合实验将有助于发现新的化合物。2、表征手段为了实现高安全、高比能量全固态电池的应用，还需要发展一系列与固体电解质相适应的表征手段，诸如用于观察细微结构变化的冷冻电镜、电池超声扫描，固态核磁共振技术，以及准弹性中子衍射技术，原位技术(原位X射线粉末衍射仪、原位扫描电子显微镜、原位透射电子显微镜、原位原子力显微镜)等。这些将有助于加深对离子传导机制、锂枝晶生长机理、结构相变原理、界面微结构动态演变等的理解。3、界面全固态电池中电极/电解质固固界面问题仍是目前全固态电池实用化过程中面临的最实际的问题。包括界面阻抗大、界面稳定性不良、界面应力变化等，直接影响电池的性能。因此，需要设计具有优良锂离子传输能力的界面，新的界面不但需要具有高的离子电导率还需要和正极以及电解质都具有良好的相容性。常用的手段包括表