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2024年1月21日，由多位院士專家，多家領(lǐng)軍企業(yè)、知名高校、研究機(jī)構(gòu)，以及多個地方政府聯(lián)合發(fā)起的中國全固態(tài)電池產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新平臺（CASIP）正式成立。在“中國全固態(tài)電池產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新平臺”成立大會暨中國全固態(tài)電池創(chuàng)新發(fā)展高峰論壇上，中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽明高針對全球全固態(tài)電池研發(fā)背景、中國發(fā)展需求、目前相關(guān)研發(fā)難題與協(xié)同創(chuàng)新等內(nèi)容進(jìn)行了報告。
在背景方面，歐陽明高提到，“我國需要跨越創(chuàng)新周期，迎接國際新一輪電池技術(shù)競爭。在全球范圍內(nèi)，現(xiàn)階段固態(tài)電池主要以全固態(tài)電池為主導(dǎo)，其中硫化物電解質(zhì)占據(jù)主導(dǎo)地位。我國固態(tài)電池技術(shù)路線呈現(xiàn)多元化特點(diǎn)，以固液混合為主要特點(diǎn)。”
從國內(nèi)發(fā)展來看，歐陽明高指出，”中國全固態(tài)電池的研發(fā)目前認(rèn)知還需統(tǒng)一、聚集力量、協(xié)調(diào)產(chǎn)學(xué)研，需要聯(lián)合起來建立協(xié)同創(chuàng)新平臺，共同突破全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵技術(shù)。”
從全行業(yè)看，“我們既要發(fā)展?jié)u近性的半固態(tài)技術(shù)路線，但是又要防范激進(jìn)型全固態(tài)技術(shù)路線帶來的顛覆性風(fēng)險。”展望未來發(fā)展，下一個十年，或者現(xiàn)在已經(jīng)開始的十年，歐陽明高認(rèn)為是材料換代，現(xiàn)在又到了新一輪材料創(chuàng)新周期，這個周期要到2030年左右，也就是說，全固態(tài)電池有可能2030年左右實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。而面臨國內(nèi)外競爭加劇，更要居安思危，未來電池行業(yè)發(fā)展方向是低碳化、智能化、固態(tài)化。同時，人工智能正在改變材料的研發(fā)范式，將大幅度加速全固態(tài)電池的研發(fā)速度，這對2030左右實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化突破增加了確定性。此外在交流環(huán)節(jié)，歐陽院士對全固態(tài)電池領(lǐng)域的關(guān)鍵問題和熱點(diǎn)問題進(jìn)行深入探討，其中說到：“現(xiàn)在很多企業(yè)迫不及待將“固態(tài)電池”裝車，但是如果沒有解決好固態(tài)電池領(lǐng)域的關(guān)鍵問題，裝車也只是作秀，欲速不達(dá)。”尊敬的陳主任、苗部長、各位領(lǐng)導(dǎo)、各位院士、各界的朋友大家下午好！我來給大家報告一下全固態(tài)電池的研發(fā)現(xiàn)狀與產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新的前景展望。我想講三點(diǎn)。
第一，全球全固態(tài)電池的研發(fā)背景。
剛才陳院士回顧了上世紀(jì)70年代開始的關(guān)于固態(tài)電解質(zhì)的研究，國內(nèi)外很多科學(xué)家在前期做了很多大量的基礎(chǔ)工作。
當(dāng)年陳院士在德國進(jìn)修，啟發(fā)他轉(zhuǎn)行的就是早期的固態(tài)電解質(zhì)氮化鋰，大概70年代1978-1980年左右形成研究熱潮，這是比較早的。
當(dāng)時更早的還有初期的氧化物固態(tài)電解質(zhì)。氮化鋰這個物質(zhì)因?yàn)榉€(wěn)定性比較差，所以后來放棄了。
另外一個就是硫化物固態(tài)電解質(zhì)，初期的硫化物性能上也不是很好，比如第二期的硫化物，真正爆發(fā)的是第三期硫化物。
還有其他的比如鹵化物固態(tài)電解質(zhì)，也是很早就開始研究，今天在座的孫學(xué)良院士是鹵化物固態(tài)電解質(zhì)研究方向的領(lǐng)軍專家之一。還有石榴石型氧化物，這是我們南策文院士團(tuán)隊(duì)的主要研究路線之一。
所以我們可以看出從上世紀(jì)60年代開始至今，固態(tài)電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率數(shù)量級從剛開始10-8到10-7到10-3，現(xiàn)在到10-2 S/cm。剛才講的這些前期的固態(tài)電解質(zhì)都是在10-4、10-5，基于這些固態(tài)電解質(zhì)制成的電池一直無法滿足實(shí)用要求。1992年液態(tài)鋰離子電池發(fā)明后，迅速產(chǎn)業(yè)化并在2000年后逐步應(yīng)用于電動汽車，引發(fā)了新能源汽車革命。
近十年來以硫化物固態(tài)電解質(zhì)為代表的新型固態(tài)電解質(zhì)發(fā)展迅猛，離子電導(dǎo)率趕上甚至超過液態(tài)電解質(zhì)。第一次是2011年由東京工業(yè)大學(xué)的Kanno教授發(fā)明的，他繼續(xù)創(chuàng)造奇跡，2016年將離子電導(dǎo)率提升至25mS/cm，2023年最高達(dá)到32mS/cm，當(dāng)然該固態(tài)電解質(zhì)中含有鍺元素，成本比較高，所以目前也發(fā)展了成本較低的硫化物固態(tài)電解質(zhì)，現(xiàn)在鋰磷硫氯是我們用的比較多的固態(tài)電解質(zhì)。
受限于固態(tài)電解質(zhì)的發(fā)展，在以前早期，固態(tài)電池?zé)o法和液態(tài)鋰離子電池媲美，當(dāng)然到現(xiàn)在也還不能，但是電解質(zhì)的離子導(dǎo)電率在2011年由Kanno教授發(fā)明的這個電解質(zhì)出現(xiàn)之后引起轟動，引發(fā)了這一輪全固態(tài)電池的全球競爭。
所以在2012年豐田就試制了全固態(tài)電池，然后開始不斷的有企業(yè)增加。大家可以看出全固態(tài)電池的論文在2011年之后呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，原先是在三五百篇，現(xiàn)在到三五千篇，增長了十倍。
現(xiàn)在大家越來越有共識，全固態(tài)電池是公認(rèn)的下一代電池的首選方案之一，被列入中國、美國、歐盟、日韓等主要國家的發(fā)展戰(zhàn)略，也成為下一代電池技術(shù)競爭的關(guān)鍵制高點(diǎn)。
從全球固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)布局來看，中國的企業(yè)大概是最多的，然后是日本，日本企業(yè)雖然不多，但是實(shí)力很強(qiáng)。美國主要是一些創(chuàng)業(yè)企業(yè)。歐洲主要是和美國的創(chuàng)業(yè)企業(yè)合作，然后韓國也不多，但是力量很強(qiáng)。
我們首先看一下日本，日本應(yīng)該說是舉國家之力推動全固態(tài)電池商業(yè)化，他們也有官-產(chǎn)-學(xué)聯(lián)盟，豐田、本田、日產(chǎn)，目前在全球，既做全固態(tài)電池研發(fā)又搞整車生產(chǎn)，在電池與整車性能匹配結(jié)合方面會比較有優(yōu)勢。其中豐田做的是最早也最深的，現(xiàn)在日產(chǎn)也發(fā)布了他們試生產(chǎn)和產(chǎn)品上線的時間節(jié)點(diǎn)，本田也發(fā)布了。所以不是豐田一家，而是他們整體的一個行動。
另外就是韓國，韓國的汽車廠倒是不積極，但是韓國有三大電池廠，應(yīng)該說目前是全球居于第二位的電池產(chǎn)業(yè)大國，雖然它的電池廠不多，但是這三家實(shí)力是很強(qiáng)的，在全固態(tài)電池方面這三家都還是取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。尤其是三星，我們現(xiàn)在國內(nèi)還有很多單位在復(fù)現(xiàn)它們做出的全固態(tài)電池。
美國與日本不同，基本上是一些創(chuàng)業(yè)企業(yè)，美國一向是以創(chuàng)業(yè)企業(yè)為主導(dǎo)的。大家知道電動汽車企業(yè)特斯拉也是以創(chuàng)業(yè)為特色的企業(yè)，不管哪一行都是創(chuàng)業(yè)企業(yè)在先導(dǎo)，反而大企業(yè)并沒有介入太多，他們的汽車廠也沒介入，他們沒什么電池廠，所以基本上都是靠創(chuàng)業(yè)企業(yè)。那么這些創(chuàng)業(yè)企業(yè)靠什么支撐？一個方面當(dāng)然靠股市，另外一個方面靠歐洲車廠。比如Solid Power和寶馬合作，比如說Quantum Scape和大眾合作，最近兩家都發(fā)布了消息，尤其是Quantum Scape股市漲得很好，因此它們發(fā)布了一個產(chǎn)品。
總之，目前全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)路線圖不是一家公司，是很多公司，而且是具有實(shí)力的公司，基本上產(chǎn)業(yè)化時間都是在2027-2030，那也就是說大家都聚焦到這個時間，那這不是偶然的，是有一定共識的。
第二，中國全固態(tài)電池的發(fā)展需求。
中國要不要發(fā)展全固態(tài)電池？我們要討論一下這個問題。我們中國是目前電池的領(lǐng)先國家，好像也不用擔(dān)心，就算是全固態(tài)電池搞出來，就算是2030年產(chǎn)業(yè)化，要想替代液態(tài)鋰離子電池50%市場份額至少需要二十到三十年。
但是電動車現(xiàn)在也就只替代了30%，全球就驚呼中國車要領(lǐng)先了，不需要到50%，到1%就已經(jīng)預(yù)警了。當(dāng)年我們新能源汽車市場占有率達(dá)到1%的時候，大概2016年全球開始向電動汽車轉(zhuǎn)向，對于汽車技術(shù)而言1%是很重要的市場份額，所以市占份額不需要替代到50%，替代1%就已經(jīng)具有突破性意義。
我們現(xiàn)在的情況是，液態(tài)鋰離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展取得輝煌的成就，十年來動力電池能量密度提升3倍，成本下降80%以上。我們電池的產(chǎn)量也接近全球70%，這個值得驕傲和肯定。可是如今，電池行業(yè)也面臨產(chǎn)能過剩、行業(yè)內(nèi)卷。
現(xiàn)在電池行業(yè)一個方面是低成本電池的成本不斷下降，技術(shù)門檻比較低，門檻低來的人就多，很多民營企業(yè)有錢的都要進(jìn)來。但與此同時我們并沒有完全滿足電動車客戶的需求，比如說超級快充，350千瓦以上，怎么在全壽命周期內(nèi)不析鋰、不影響壽命、不發(fā)生安全事故，這是一個很大的挑戰(zhàn)。低溫續(xù)航，也是一個挑戰(zhàn)。經(jīng)常有人抱怨。
還有體積能量密度，大家知道國外的廠家，比方說在歐洲，德國廠家都提出在2026年，負(fù)極硅的含量要達(dá)到接近50%，我們現(xiàn)在只有百分之幾就受不了了，因?yàn)榕蛎浡侍撸?0%怎么達(dá)到？50%的硅這對壽命會有極大的影響。為什么要這么做？體積能量密度還要進(jìn)一步提升，畢竟磷酸鐵鋰電池的體積能量密度還是偏低的。當(dāng)然我們不是沒有技術(shù)方案，但是我們面臨著技術(shù)門檻不斷提高的挑戰(zhàn)。
另外我們看一下鋰離子電池的技術(shù)創(chuàng)新周期。大家知道光伏電池的創(chuàng)新周期大概十幾年換一代，鋰電池會長一些，我個人認(rèn)為大概30年。
我們大家知道鋰離子電池從手機(jī)到動力電池是從2000年左右開始的。第一個十年，從手機(jī)電池到動力電池，首先要處理的問題就是安全。現(xiàn)在還在繼續(xù)解決，但有的領(lǐng)先企業(yè)基本上解決了。現(xiàn)有的比能量下應(yīng)該可以解決，但是比能量再提升呢？大家會反問比能量為什么還要提升？問題是如果比能量提升了，成本不用提升太多呢，是不是就要顛覆？近十年來，智能化技術(shù)逐步在電池行業(yè)應(yīng)用，近幾年我們現(xiàn)在還在解決，行業(yè)內(nèi)卷急需提質(zhì)降本增效，用什么辦法？數(shù)字化轉(zhuǎn)型。就是電池全生命周期全鏈條智能化。
那么下一個十年，或者現(xiàn)在已經(jīng)開始的十年我認(rèn)為是材料換代，因?yàn)閯傞_始我們就是材料換代導(dǎo)致的。為什么我們能夠?qū)囯x子電池應(yīng)用到汽車上呢？就是因?yàn)橛腥丸F鋰電池，電池剛剛裝車時候不斷燒車，所以那時候鋰離子電池根本不被看好。新能源汽車國家科技專項(xiàng)到2005年才勉強(qiáng)把鋰離子電池作為重點(diǎn)，在這之前還是鉛酸電池和鎳氫電池。
后來由于磷酸鐵鋰和三元電池材料創(chuàng)新，鋰離子電池成為動力電池的主流。現(xiàn)在我們又到了新一輪材料創(chuàng)新周期了。這個周期我認(rèn)為要到2030年左右，也就是全固態(tài)電池有可能2030年左右實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。我們面臨國內(nèi)外競爭加劇，雖然我們有世界第一，但是我們要居安思危。發(fā)展方向就是低碳化、智能化、固態(tài)化三個方向。下面我重點(diǎn)說一下固態(tài)化。
什么是全固態(tài)電池，為什么要搞全固態(tài)電池？因?yàn)槿虘B(tài)電池具有技術(shù)顛覆的性能潛力，不是說它有這個能力，是有這個潛力。為什么？首先說高安全性。從液態(tài)到固態(tài)，硫化物固態(tài)電解質(zhì)的熱穩(wěn)定性可以保持到300°C，液態(tài)電解質(zhì)是100°C就要蒸發(fā)了，所以它增加了200°C的安全空間，我們也專門做過全固態(tài)電池的安全性，至少可以提升200°C，這個對我們正常的工作范圍是有安全保障的。
第二個就是高能量密度，當(dāng)然現(xiàn)在并沒有實(shí)現(xiàn)高能量密度，但是它有這個潛力。不僅從單體電池，而且從電池模組的角度也有這個潛力，因?yàn)樗梢宰龀呻p極板。現(xiàn)在的液態(tài)單體電池必須把它包起來，不然的話電解液漏液就會短路，將來是固態(tài)電解質(zhì)，不需要包起來了，既然不需要包起來，我們沒有必要用那么多外殼，就像燃料電池一樣串疊起來就可以了，這是它從單體和模組兩個方面都可以提升能量密度。
第三，就是高功率特性，我們現(xiàn)在液態(tài)鋰離子電池的離子傳導(dǎo)是叫運(yùn)載模式，我們要溶劑化，再要脫溶劑化，通俗講就是離子在液態(tài)電解質(zhì)中移動需要“坐船”，但是鋰離子在固態(tài)電解液中間是跳躍模式，它傳遞速率更高，這就導(dǎo)致充電的速度可以大幅度提高，這就是它的高功率特性。這個快充和我們現(xiàn)在的快充不一樣，現(xiàn)在的充電速度如果太快就會析鋰，負(fù)極電位低到零就會析鋰，因?yàn)殇囯x子都堆在負(fù)極的門口進(jìn)不去，就會導(dǎo)致極化增加、電位下降，導(dǎo)致析鋰。這個問題我們到了全固態(tài)電池之后是可以解決的。
第四個就是溫度適應(yīng)性，大家知道我們現(xiàn)在的液態(tài)電池在低溫環(huán)境下續(xù)航里程不理想。液態(tài)電解質(zhì)，鋰離子導(dǎo)率和溫度直接相關(guān)，全固態(tài)電池的電解質(zhì)在-30°C和100°C的范圍內(nèi)都不會凝固，不會氣化，所以溫度適應(yīng)性很好，不需要我們搞那么復(fù)雜的熱管理，也不會因?yàn)槎齑蠓娜萘肯陆怠?br style="outline: 0px;">
最后一個就是材料的選擇范圍更廣了，因?yàn)楣虘B(tài)電池的電化學(xué)窗口要寬，比方說鹵化物抗氧化特性非常好，可以適應(yīng)高壓。比方說硫化物適應(yīng)低電壓，現(xiàn)在也有人把這兩個配合起來，就可以做成電化學(xué)窗口很寬的電池，這樣可以把電壓進(jìn)一步提升。
這樣一些特性是可以同時滿足的，不像液態(tài)電池一方面性能好了另外一方面性能就不好了。比方說比能量高了，但是充電速率降下來了，也可能是電池壽命縮短了。再比如說充電倍率性能提升了，可能循環(huán)壽命就降下來了，固態(tài)電池不是這樣的，如果充電倍率提升，電池壽命反而會有增長趨勢。我們做的實(shí)驗(yàn)表明，1C循環(huán)1000次，5C反而可以循環(huán)10000次，它與液態(tài)電池的特性是不一樣的。所以我們認(rèn)為全固態(tài)電池是動力電池重要的發(fā)展方向之一。
現(xiàn)在全球固態(tài)電池是以全固態(tài)電池為主，國外基本上是以全固態(tài)電池為主的，全固態(tài)中又以硫化物電解質(zhì)為主，這是兩個特點(diǎn)。
這兩個為主也是我們很需要值得思考的。現(xiàn)在氧化物由于它的離子導(dǎo)電率相對偏低，另外過硬、過脆，現(xiàn)在都逐漸轉(zhuǎn)向固液混合。聚合物也一樣，電化學(xué)窗口比較窄，電導(dǎo)率更低，現(xiàn)在也是轉(zhuǎn)向固液混合。鹵化物應(yīng)該說有潛力，但是目前還在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證階段，所以國外選擇的基本上是硫化物全固態(tài)電池。硫化物，第一，離子導(dǎo)率最高；第二，材料比較軟，固固結(jié)合的時候，等靜壓可以讓它比較好地結(jié)合。但是硫化物也有很多問題，空氣穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性都很不好，還有很多問題需要解決。
那么當(dāng)前中國呢？固態(tài)電池技術(shù)路線是多元化，我們是以固液混合為主，這和國際上是不一樣的，國際上是全固態(tài)為主。固液混合當(dāng)然就是氧化物和聚合物電解質(zhì)等的結(jié)合為主，硫化物在國內(nèi)并不是主導(dǎo)技術(shù)路線。我們現(xiàn)在國內(nèi)做固態(tài)電池的單位是很多的，當(dāng)然有很多原先也是做全固態(tài)的，后來轉(zhuǎn)向半固態(tài)，產(chǎn)業(yè)鏈也比較完整，而且現(xiàn)在很多原先是創(chuàng)業(yè)企業(yè)做，現(xiàn)在好多主流電池廠也都在做固液混合、半固態(tài)。有些企業(yè)也在嘗試裝車。
半固態(tài)電池的特點(diǎn)是固液混合的電化學(xué)原理與液態(tài)鋰離子電池還是相同的，不屬于顛覆性技術(shù)，是提升安全性的技術(shù)之一。半固態(tài)電池正在試裝車，但是良品率、電池成本、充電倍率、循環(huán)壽命這些問題還需要解決。就是大規(guī)模生產(chǎn)，我們還需要提高良品率、降低電池成本，而且充電倍率一般會有所下降，循環(huán)壽命也會很難跟液態(tài)的進(jìn)行比較，這是我們需要解決的問題。
從全行業(yè)看，我們既要發(fā)展這種漸近性的半固態(tài)技術(shù)路線，但是我們又要防范激進(jìn)型全固態(tài)技術(shù)路線帶來的顛覆性風(fēng)險。這種風(fēng)險在哪里？就像十幾年前汽車電動化轉(zhuǎn)型時期，就是在選擇是混合動力還是純電驅(qū)動，當(dāng)時就引起大討論。后來國家汽車戰(zhàn)略選擇了純電驅(qū)動，包括了純電動和插電混動，而把油電混動不作為主要的方式，這個情形和今天是類似的。
我更早期是做內(nèi)燃機(jī)電控的，那時候搞柴油機(jī)電控，也有兩條技術(shù)路線，一條就是漸近性的，搞電控泵，還有一條技術(shù)路線就是高壓共軌型，苗部長知道，當(dāng)時我們就是這兩種，不知道該怎么選。企業(yè)說高壓共軌系統(tǒng)中，高壓油管內(nèi)壓力達(dá)到兩千個大氣壓，這不就是一個炸彈嗎？沒有人敢做。但是最后電控泵是過渡，共軌成為主流，這已經(jīng)幾次出現(xiàn)這樣的情況。所以我引起大家的思考，有風(fēng)險，以固液混合為主的路線要搞，但是全部依賴它是有風(fēng)險的，我們要防范全固態(tài)電池技術(shù)路線帶來的顛覆性風(fēng)險。
在全固態(tài)電池技術(shù)方面，目前國內(nèi)外專利的布局差距是比較大的，剛才說了豐田是1300多項(xiàng)。我們國家近五年在加速，但是我們查了一下，數(shù)據(jù)來源是“智慧芽全球?qū)＠麛?shù)據(jù)庫”，截止2023年10月，國內(nèi)公司有關(guān)全固態(tài)電池的專利，最高沒到一百項(xiàng)。這其中我的院士工作站，四川新能源汽車創(chuàng)新中心有限公司，全固態(tài)電池專利授權(quán)排國內(nèi)第二位。下面我就簡單介紹一下我的團(tuán)隊(duì)電池相關(guān)研發(fā)的情況。
我的團(tuán)隊(duì)有三大研發(fā)板塊，電池儲能、綠色氫能、智慧能源。模式叫問題導(dǎo)向、學(xué)科交叉、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，推動我國新能源汽車發(fā)展與新能源技術(shù)革命。其中電池板塊的校外基地在宜賓，也是國家市場監(jiān)管總局的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。
我們聚焦電池安全研究與新型電池開發(fā)，這里面包括了被動安全研究與高安全電池開發(fā)、主動安全研究與智能型電池開發(fā)、本征安全研究與全固態(tài)電池開發(fā)。
我們采用了本征安全電解液+原位聚合技術(shù)，我們用聚合單體，把液體盡量地去掉。我們用聚合網(wǎng)絡(luò)來束縛鋰鹽，抑制鋰鹽與負(fù)極的放熱副反應(yīng)，用一個高熱穩(wěn)定性聚合網(wǎng)絡(luò)的包覆層，減緩正負(fù)極接觸的熱失控反應(yīng)。高安全電池的熱失控溫度提升接近50°C，可以通過170°C 30分鐘的熱箱測試，可以達(dá)到360Wh/kg，而且可以基本保持原來的充放電倍率，因?yàn)椴挥霉虘B(tài)電解質(zhì)，成本也沒什么太大變化。
首先我們是開發(fā)傳感器，包括智能端蓋、智能隔膜、智能集流體，我們把隔膜變成電位傳感器，智能端蓋植入芯片等，而且是無線BMS，現(xiàn)在我們首先應(yīng)用的場景就是儲能電池。動力電池容量偏小，裝傳感器會增加成本，現(xiàn)在儲能電池500Ah一個，成本增加比例很小，而且大安時電池需要智能化，一旦出現(xiàn)一個電池安全問題，那是毀滅性的。
高安全電池和智能型電池都為全固態(tài)電池打下了基礎(chǔ)。與此同時，我們覺得全固態(tài)電池開發(fā)首先要把工具搞好，我們要能看、能算、能制，也就是表征手段、全套儀器，要看到原子，要能算，從原子算到模組，而且看和算結(jié)合，看完了立即算，現(xiàn)在正在加上人工智能。另外就是制備裝備，三個東西是我們跨學(xué)科的最有力的武器。
借助這些手段，我們提出硫化物復(fù)合電極制備新方法，正極容量高的可以做到235mAh/g，新提出的硅負(fù)極低成本制備方法，容量可以到2400mAh/g，同時研發(fā)安時級硫化物全固態(tài)電池樣品，初步打通硫化物全固態(tài)電池裝配流程，目前還是樣品，我們也還面臨一系列的技術(shù)和工程瓶頸。
第三，全固態(tài)電池難題與協(xié)同創(chuàng)新。
全固態(tài)電池目前面臨的挑戰(zhàn)是巨大的，具有跨學(xué)科的特性、技術(shù)門檻極高，包括材料界面、工藝、產(chǎn)業(yè)鏈、設(shè)備等，下面分別說一下。首先是全固態(tài)電池的科學(xué)技術(shù)挑戰(zhàn)。
全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化仍然面臨一系列的科學(xué)難題，需要從關(guān)鍵材料、界面、復(fù)合電極、單體電池不同層面進(jìn)行解決。比方說材料層次，硫化物電解質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性、空氣穩(wěn)定性很差，批量生產(chǎn)很難，基礎(chǔ)硫化鋰很貴，我覺得首先要把這個價格壓下去。現(xiàn)在自己做比買要便宜80%，所以做硫化鋰需要把規(guī)模做上去，把成本壓下來，不然的話大家都自己做。另外一個就是，硅碳負(fù)極的問題是體積膨脹大，而鋰負(fù)極現(xiàn)在還不成熟。
在界面層面，電極材料、固態(tài)電解質(zhì)的界面相容性，包括界面的副反應(yīng)，固-固界面機(jī)械接觸和體積變化等，我們現(xiàn)在要加壓，制備的過程中加很大的壓，多大？得5000個大氣壓以上。而且我們這個界面很復(fù)雜，有空間電荷層等等，要尋找新的材料作為過渡層，這些都要材料的創(chuàng)新。
第三是電極層面，高面載復(fù)合電極應(yīng)變條件下的電荷輸運(yùn)緩慢，電解質(zhì)本身10個mS/cm可以做，做成隔膜就不行了，做成復(fù)合電極就更差了。還有機(jī)械失效等問題。
最后是電芯片層面，環(huán)境控制成本高，因?yàn)榭諝夥€(wěn)定性問題，只能在手套箱里面做，這也是大問題。等靜壓壓制方式的效率低， 5000個大氣壓壓制，這個制作效率比較低。另外電芯做大做厚很難，然后還有車載工況下的電芯性能綜合評估目前也沒有相關(guān)的評價標(biāo)準(zhǔn)。
第二方面，全固態(tài)電池的工藝設(shè)備挑戰(zhàn)。
如果我們用濕法工藝，大概能保留一半的現(xiàn)有設(shè)備。如果我們用干法工藝，三分之二的設(shè)備都不能用了，都要用新設(shè)備，這也是我們面臨的問題。所以我們必須要設(shè)備廠商同步。
第三個問題，產(chǎn)業(yè)鏈挑戰(zhàn)。
中國電池產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)侨蜃顝?qiáng)大的。但是現(xiàn)在如果做全固態(tài)電池，那么我們從原料到基材生產(chǎn)、電芯/電池包裝配、電池生產(chǎn)應(yīng)用到電池回收，全生命周期的產(chǎn)業(yè)鏈都會造成巨大的沖擊。
所以這些問題都需要一個個解決。當(dāng)然我們也不要被這些困難所壓倒，雖然它面臨一系列技術(shù)挑戰(zhàn)，但現(xiàn)在國外已經(jīng)取得重大的進(jìn)展。但中國全固態(tài)電池的研發(fā)目前來看認(rèn)識還不統(tǒng)一、力量比較分散、產(chǎn)學(xué)研不協(xié)調(diào)，需要聯(lián)合起來建立協(xié)同創(chuàng)新平臺，共同突破全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵技術(shù)，這就是我們要建平臺的目的。
我們在中國產(chǎn)學(xué)研合作促進(jìn)會的支持指導(dǎo)下建立“中國全固態(tài)電池產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新平臺”。在政府的指導(dǎo)下做一些服務(wù)性的和協(xié)調(diào)性的工作，包括三個平臺：科研服務(wù)平臺、基礎(chǔ)研發(fā)平臺、產(chǎn)業(yè)協(xié)作平臺。
包括政策研究，我們要對國外信息的收集整理進(jìn)行政策研究，提供給政府參考。第二，公眾宣傳，不要唱衰我們的電池行業(yè)，要引導(dǎo)公眾。當(dāng)然還要資金籌措，今天來了很多金融界的嘉賓，金融界要投資。地方政府現(xiàn)在也有產(chǎn)能過剩的憂慮，所以我們對地方政府也是有吸引力的。另外就是成果轉(zhuǎn)化，幫助企業(yè)落地，這是我們要做的工作。
對于沒有進(jìn)入競爭性的技術(shù)我們還是可以聯(lián)合研究的，我牽頭過中美電動汽車合作，當(dāng)時我們就說凡是基礎(chǔ)研究我們可以合作，凡是技術(shù)開發(fā)各申請各的專利，很簡單，大家在一塊兒還挺好的。然后就是數(shù)據(jù)庫，現(xiàn)在我們數(shù)據(jù)庫缺乏，各搞各的，數(shù)據(jù)很少。
還有就是數(shù)據(jù)不一致，因?yàn)闆]有統(tǒng)一的評價流程和方法，前面我們看到日本專門成立了一個搞評價的中心，評價要統(tǒng)一的。另外，大家知道現(xiàn)在仿真、算力變得越來越重要了，它正在顛覆我們材料研發(fā)的模式，所以這也是我們可以合作的。
第三，產(chǎn)業(yè)協(xié)作平臺。
協(xié)作就是co-operation，有一個故事說刺猬和刺猬在一塊兒，離的太遠(yuǎn)了冬天挺冷的，離的太近了大家又互相扎得慌，最終選擇相對平衡的位置，這就是協(xié)作的定位。
協(xié)作包括什么？工藝裝備，比方說我們等靜壓機(jī)不要搞十家八家，現(xiàn)在國內(nèi)有不錯的，大家共同支持起來。比方說硫化鋰、固態(tài)電解質(zhì)，能不能集中一下，讓它有規(guī)模。再比如說其他工藝裝備，現(xiàn)在很多工藝裝備都要重新開發(fā)了。再就是產(chǎn)業(yè)分工的問題，還有就是測試平臺，我們肯定是利用已有的資源然后共享測試資源。技術(shù)攻關(guān)方面，不管怎么說我們可以交流。今天南院士、孫院士、黃院士都在這兒，他們也很有經(jīng)驗(yàn)，明天我們有一個圓桌會議交流交流。總之，我們要協(xié)同合作，如果能夠做得好就搞個聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，不強(qiáng)迫。
首先，人工智能正在改變材料的研發(fā)范式，將大幅度加速全固態(tài)電池的研發(fā)速度。因?yàn)椴牧峡茖W(xué)的研發(fā)范式正在被顛覆，大家知道Alpha Go顛覆了圍棋，Alpha Fold顛覆了蛋白質(zhì)預(yù)測，前兩天Alpha Geometry顛覆了數(shù)學(xué)，最近我們看到Nature上面也有文章，谷歌的DeppMind的AI+DFT，還有無人實(shí)驗(yàn)室全套機(jī)器人，然后加上AI，短時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)了220萬個可能的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，和40多萬個材料合成。
這是給我們助力的，我們已經(jīng)處于一個新的時代，人工智能的時代，不要用過去推論未來，這個時代會顛覆材料的創(chuàng)新模式，也就不是以前的試錯法，不是以前大家在實(shí)驗(yàn)室試錯，將來是24小時的黑燈實(shí)驗(yàn)室，還有大算力的計(jì)算平臺幫我們算，這會大大加速。這會對2030左右實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化突破增加了確定性。
展望中國動力電池材料體系的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展趨勢，我們要低成本電池，低成本電池很重要，現(xiàn)在的產(chǎn)業(yè)主體，但是同時我們也要高比能電池，我們要兩頭發(fā)力，光一頭不行。高比能電池我們認(rèn)為在2030左右全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化突破的可能性極大，我們要敲響警鐘，我們要全力以赴，我們要只爭朝夕，要有這個緊迫感，讓我們共同努力，實(shí)現(xiàn)中國電池產(chǎn)業(yè)持續(xù)引領(lǐng)全球。
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