杨思枏：固态电池的商业化是可行的

编者按：2019年5月11日下午，辉能科技创始人、CEO杨思枏出席主题为“勇气”的第十一届中国汽车蓝皮书论坛，发表了题为《固态电池在电动车市场商业化可行性与产业化时程》的主题演讲。

他认为，如果液态电池做不到的固态电池也做不到，那么商业化、甚至取代液态电池就将变成遥不可及的目标了。同时，他对固态电池的未来充满信心，“固态电池的使用寿命要更长、更稳定。”

在技术层面，氧化物是他最为看好的固态电解质，其在安全性方面要更有优势。“从氧化物安全性上来讲，要优于液态电解质和其他固态电解质，这一点基本上是毋庸置疑的。”

以下为杨思枏演讲录音整理，未经本人审定，此处有删减，题目为编者所加。

各位前辈，大家好！今天我们辉能科技很荣幸有机会受主办方的邀请参与国内这么盛大的一个论坛会议。

我想大家都了解，现在在电动车上来讲最重要的零部件就是电池、模组、电池包部分，最近几起安全性方面的问题，也凸显出液态电池可能在安全性上会有一些限制，所以我们会针对固态电池来说明一下。

大家都认为固态电池是下一个最主要的主流模式，像锂铁，后来变成三元，三元可能再变成固态电池。当然，我们辉能走的比较早一点，所以今天我来跟大家讨论一下固态电池在电动车层面商业化、产品化的可行性，其有没有机会成为下一个主流的电池模式。同时，还有几个主要竞争者在产业化方面的情况，

固态电池优劣势明显，首选氧化物

先说六大需求，在电动车方面，对于电池的需求我们把它分为三个必要条件和三个充要条件。必要条件方面，主要是安全性、能量密度以及低成本。至于说充要条件，客户肯定都希望有快充、长使用寿命以及比较宽广的使用温度等。这些在液态电池上，原则上并不能完完全全符合现在汽车市场的需求，于是就变成固态电池的机会，让其能够进入到这个市场。

但是有一个问题，液态电池做不到的固态电池能做到吗？固态电池如果做不到，商业化、甚至取代液态电池就变成遥不可及的目标了，所以我们今天来好好讨论一下。

讨论它的商业化之前，我们先把几个主要的固态电池系统分析一下：

第一个，薄膜电池。薄膜电池从1997年问世到现在，最大的问题点就是它的成本过高，无法成为主流。它采用的是半导体的制程方式，成本过高，所以造成一个必要条件做不到，戴森在2018年放弃了这个技术，他们对于这个专利基本上也不再做维护了。

接下来，如果从量产的状况来看，较好的是固态聚合物，它的量产形式是相对比较好的状况，成本和制造模式相近于现在的液态电池，但是最大的问题在于它的导电度。它的导电度，基本上需要加温才能够做到60度—80度，而60度—80度代表了一个方面的问题，就是电池包的能量密度，其需要加温系统和加压系统，这使得电池包能量密度会降到110Wh/L—140Wh/L。这个部分和现在的液态电池相比，后者动辄在200Wh/L—250Wh/L以上。因为这样的关系，去年博世基本上也放弃了。

如果要说导电性最好的，就要说硫化物。硫化物现在是所有电池、尤其是电解质这个系统上，较液态电池导电性要更高。硫化物导电性高的特点，促成了固态电池可以实现的一个比较好状况。但很可惜它的稳定性并不太好，自身和自身之间没有太大问题，但是自身和其它硬物质，包括溶剂、助粘剂，活性材料水气等之间会产生不良的反应。

尤其是从全线制造上面来讲，如果有水，要去水才能够恢复到好的离子导通状况，这样却会产生硫化氢。硫化氢有产毒的可能性，且会燃烧。按照这样来看，硫化物会比较麻烦。也因为这样的关系，如果有水分的状况下，它就必须要全线都在干燥室内，干燥室的条件非常高，这就是一个很大的成本问题。丰田在2019年日本电池展上也提到了，主要的问题就是这个。

再来看氧化物。氧化物的稳定性应该是所有电解质里面最好的，但是有很大的问题，就是它的导电性，它的导电性大概只有硫化物的1/10到1/20。另外一个问题，就是它的界面接触状况也不太好，因为氧化物的颗粒比较硬，同时它的物理接触面积较小，比较容易堆积形成不连续面，容易破裂，这就会产生短路问题，短路会造成在量产方面良率的大幅度下降。

简单来看我们比较确定的是，硫化物和氧化物有成为主流的可能性。当然问题相对也比较多，我们简单的介绍一下。

氧化物固态电解质的优势，包括电解质稳定，电解质的界面也很稳定，极化问题基本上是非常好的一个状况，浓差极化不存在，等一下会提到快充下的优势。电解质和隔膜的散热系数较高，会使得整车厂在产品散热系统方面能更有优势。

谈完优势要谈一下它的瓶颈，氧化物电解质的导电率是较大的问题。液态电池会在高温时有挥发和分解问题，在低温的时候会有分离的问题，在固态电解质上是看不到这个问题的。氧化物比液态电解质导电率低一点，还是有它的好处的。但是在界面的阻抗方面，不管是硫化物还是氧化物都会有问题，电解质跟电解质本身之间是存在一些比较大的问题，尤其氧化物，如果说以高温烧结，成本太高，如果是低温压合又没有办法得到较好的离子导通。

从电解质和活性材料方面来讲，我们会把它分为化学性和物理性，化学性基本上硫化物相对较差，尤其它形成正极的时候，会使得它的离子导通会下降百分之一到千分之一，同时会有污染的问题出现。氧化物化学性较好，但是它的物理性接触面积就变得较差了，这部分也是它的一个大问题。

极层成膜性，也是固态电池上面非常大的缺点，尤其是氧化物。刚刚也提到容易产生破裂的问题。还有就是隔层的厚度，隔层是由固态电解质形成的，颗粒越多或者孔洞越多的时候，就会造成它需要更厚的状况，避免贯通形成。这时候它的隔膜越厚代表能量密度越低，厚膜极化的问题更严重。

最后一项，就是隔层和极层本身的阻抗，这部分也是固态电池不OK的地方。因为隔层和极层的介面并不是一个连续介面的状况，所以会造成整个界面阻抗较高。当然大家可以看到，已经进行了一些改善，这些改善我们等一下会提到，包括如何进行商业化。

基于我们之前所改善的状况，我们来讨论固态电解质商业化的可行性。

第一个问题，刚刚提到了三个必要条件，其中一个是安全性。从氧化物安全性上来讲，优于液态和固态电解质，这一点基本上是毋庸置疑的，可以看到不管是电解质稳定性、界面稳定性等均是如此。

第二个问题，硫化物的安全性。很抱歉，我认为我们现在还是没有办法确定它是否是安全的。因为硫化氢本身含有毒性、同时可燃，一旦电解质的封装产生问题，不管是穿刺还是其它封装的状况下，都可能会使安全性无法保证。

我们来讲个基本的证明，您可以看到，下面属于液态电池电阻反应的重点，原则上会有一、二、三、四，这个是用NCM811做出来的一个测试，你可以发现基本上对标于现在的NCM811，这个期间就有很大的差距。因为我们的测试基本上做到280摄氏度的烘烤测试，280摄氏度的烘烤测试可以把它分成一、二、三、四的状况，这些东西都是发生反应或者产热的一些过程。

我们举几个例子，隔膜基本上来讲，液态电池高温状况下会有熔融的问题，这个时候会产生更多的能量外泄，促使温度能够提升到正极分解的温度状况，这是非常重要的一环。但是我们的固态电池，即便达到280℃—300摄氏度的状况，隔层基本上还是有隔层的效果，就使得负极和正极不会直接接触。那个蓝色线就是电压，所以这样的状况下代表它还是能够维持很好的隔离效果，使得正极和负极不接触。

另外一个问题，就是正极分解状况。NCM811和一般的液态电解