日本舉全國之力推進硫化物固態電池產業化，國內還需多久？—訪中科院物理所吳凡教授

作為下一代電池最有希望的候選者，全固態電池的開發競爭正在逐步升溫。據日本產業媒體預測，未來以電動汽車需求為主的硫化物類全固態電池產品有望增長。電池制造商在2020年代前半期開始向實用化方向進行研發，目前已經開始有樣品出貨。2020年代前半期，大型汽車制造商推出了配備硫化物系列的電動汽車（EV），預計從2025 年左右開始采用的車輛數量將陸續增加，市場將變得較為活躍。

為深入了解硫化物固態電解質，中國粉體網邀請到了中科院物理所的吳凡教授做客“對話”欄目，聊聊關于硫化物固態電解質的那些事兒。

中國科學院物理研究所吳凡研究員

中國粉體網：請問吳教授，硫化物固態電解質目前有哪些最為關鍵的問題需要解決？

吳凡教授：硫化物全固態電池的關鍵問題，可以從材料、界面、電芯三個方面總結，比如材料方面，關鍵點主要是SSE空氣穩定性、SSE本身電化學穩定性、成本等這幾個問題。另外，在硫化物全固態電池制備過程中，由于需要克服大容量、高能量密度、批量化制備的問題，所以工程化應用也是比較大的問題。

（圖片來源：硫化物全固態電池技術研究進展ppt）

中國粉體網：您研究了一種硫化物全固態電池軟包電芯，請問，這種軟包電芯的產業化推進到什么階段了？預計可以應用在哪些方面？

吳凡教授：對于硫化物全固態電池軟包電芯，現在做了原型樣本電芯，包括單層硫化物全固態軟包電芯和多層疊片硫化物全固態軟包電芯。我們也聯合了寧德時代、寶能、天目先導、北京衛藍、天目湖先進儲能技術研究院以及南京大學、蘇州大學共同承擔了江蘇省重點研發項目，推進全固態電芯的研發攻關和小批量試制。預計硫化物全固態電芯更好的應用場景將會是在軍工、航空航天、特種裝備、專用電動工具等這些領域。隨著全固態電池的產業鏈發展更加完備，從業人數增加，成本降低，以后也會逐漸向動力電池市場滲透。

（圖片來源：硫化物全固態電池技術研究進展ppt）

中國粉體網：請問，對固態電池的產業化，您預計會在未來什么時間？就目前，國內實現固態電池產業化，還亟缺的助力是什么？

吳凡教授：現在國內的四大固態電池企業，包括衛藍、清陶、鋒鋰、輝能等，是基于氧化物固態電解質材料的固液混合體系，它的產業化已經開始。比如，衛藍2022年2月在淄博高新區齊魯儲能谷投資100GWH固態鋰電池項目，總投資400億元。其中，一期投資102億元，占地550畝，年產混合固液電解質電池和全固態電池20GWH，項目當年簽約、當年建設、當年投產。并且衛藍已在北京房山、江蘇溧陽和浙江湖州擁有3大生產基地。

就目前，國內實現固態電池產業化，亟缺的助力是原始材料的專利布局、全固態電池的制備工藝與裝備，尤其是制備工藝，相比固液混合電池，全固態電池的界面是固固接觸，可能會有革命性的突破，從技術的原創性上會是一個大的挑戰。

中國粉體網：請問，國內與國外的硫化物固態電解質的研究側重點有什么不同？

吳凡教授：就國外而言，推進硫化物全固態電池的研發的代表是日本、韓國。在日本，三井金屬在2021年建成了年產10噸的硫化物固態電解質材料生產線。國內研究起步晚，相對來說落后于國外。針對國外硫化物固態電解質的專利壁壘，國內主要是通過原創性的技術，例如新型的制備工藝、新型的材料晶體結構來完成專利布局，另外，對于必需要用到的硫化物材料，在日韓已有專利的情況下，通過其它的表征工藝以及其它的性能來實現相同或相似材料的專利申請和授權。雖然起步晚，但是獲得原創性的專利授權，對于后期材料批量制備以及全固態電芯的推進有一個比較好的保護。

中國粉體網：請問，對美日韓三國的硫化物固態電池研究，您能重點談談日本在硫化物固態電池方面的研究進展？

吳凡教授：日本方面，2020年，日本LIBTEC項目，預計到2023年完成面向電動汽車的全固態電池試制品，項目的共同參與者有豐田汽車、松下和旭化成等汽車、電池和材料領域具代表性24家日本企業和機構。2018年，日本經濟產業省與日本新能源產業技術綜合開發機構（NEDO）宣布啟動全固態電池的合作開發項目（SOLID-EV），這是NEDO關于全固態鋰電池研究的第二期合作項目，囊括了包括豐田、本田、日產和松下等在內的23家汽車、電池和材料企業，以及京都大學、日本理化學研究所等15家學術機構，計劃到2022年全面掌握全固態電池相關技術。

從20年前，日本的豐田公司就已經開始專注于硫化物全固態電池的研究，在2008年，開始有第一項專利，到2013年，這5年全部圍繞硫化物固態電解質以及安全性問題來布局專利。2013年到目前，豐田一直積極推進硫化物全固態電池，包括正極、負極、固態電解質、固態電池構造、回收等等全產業鏈的專利布局，到現在已經有400余項同族專利。

另外，豐田公司目前為止還是全世界范圍內在硫化物固態電池領域申請專利最多的公司。出光興產、日立造船、松下也都專注于硫化物全固態電池研發。日立造船的硫化物全固態電池“AS-LiB”已經應用到航空航天領域。三井金屬對其硫化物材料進行供應，去年10月份報道建成了年產10噸的硫化物固態電解質材料生產線。豐田預計在2025年，會有批量化硫化物全固態電池的制備能力。整體來說，日本是舉全國之力在投入硫化物全固態電池的研發，而且產業化腳步推進也比較快。

中國粉體網：非常感謝吳凡教授百忙之中做客“對話”欄目！

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