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2020-06-09 15:59:14作者：张鑫 一、固态电池行业概况 固态电池是一种使用固体正负极和固体电解质，不含任何液体，所有材料都由固态材料组成的电池，主要优点有三：一是安全性高，无自燃、爆炸风险；二是能量密度高，有望彻底解决电动汽车里程焦虑；三是循环寿命长、工作温度范围宽、可快速充电。按照电解质材料的选取，固态电池可以分为聚合物、氧化物和硫化物3大体系： 固态电池主要体系类别 资料来源：公开资料整理 聚合物固态电解质率先实现应用，但存在高成本和低电导率两个致命问题。氧化物固态电解质综合性能好，LiPON薄膜型全固态电池已小批量生产，非薄膜型已尝试打开消费电子市场。硫化物固态电解质电导率最高，研究难度最高，开发潜力最大，如何保持高稳定性是一大难题。 三大固态电解质体系及特点 资料来源：公开资料整理 二、中国固态电池行业专利情况分析 专利方面，据统计，截至到2019年中国固态电池公开专利量为324件，申请专利量为197件。 2010-2019年中国固态电池公开专利与申请专利量 资料来源：佰腾网，华经产业研究院整理 在专利申请人申请量排名中，现代自动车株式会社的表现最为突出共申请专利28件，丰田自动车株式会社（排名第二）与浙江锋锂新能源科技有限公司（排名第三），分列第二与第三位。 中国固态电池申请人专利量情况 资料来源：佰腾网，华经产业研究院整理 相关报告：华经产业研究院发布的《2019-2025年中国固态电池行业发展趋势预测及投资战略咨询报告》 三、国内固态电池行业竞争格局分析 中国提前布局固态电池行业，部分企业已进入固态锂离子电池（半固态电池）中试阶段，2025年前可能实现固态电池量产。中国早在十年前已着手布局固态电池产业，多家电池厂商固态电池技术领先，越来越多的企业参与固态电池研究。 国内固态电池行业企业布局情况 资料来源：公开资料整理 四、固态电池界面问题及解决方法分析 构建良好的界面接触是提高固态电池电化学性能的有效策略。固相界面间无润湿性，难以充分接触，形成更高的接触电阻，在循环过程中发生元素互扩散及形成空间电荷层等现象，影响电池性能。晶态电解质中存在大量晶界，高晶界电阻不利于锂离子在正负极间的传输。 固态电池界面问题 资料来源：公开资料整理 有效抑制固态电解质中空间电荷层的出现、元素互扩散及电极在充放电过程中的体积变化是降低界面电阻、提高固态锂电池高倍率放电性能的核心。常见的界面问题包括空间电荷层、界面反应和界面接触，正极/无机固态电解质界面对电池容量和高倍率性能有重大影响，界面稳定性是影响固态锂电池电化学性能的关键因素之一。 正极/无机固态电解质界面问题及解决方法 资料来源：公开资料整理 五、固态电池行业展望 采用固态电解质的固态电池可以从根本上解决现有锂离子电池的安全问题，为实现高安全、高比能量、长寿命储能体系提供了可行的发展方向。设计制备无机/聚合物复合固态电解质，在各相之间界面搭建离子快速传输通道，通过多组分之间的协同作用实现优势互补。复合电解质是固态电解质体系实现力学加工性、离子导电性和电化学稳定性兼具的最优选择之一。针对固态电池存在的界面阻抗大且随循环不断增长、界面副反应严重以及枝晶等问题，可以通过界面修饰以及固态电解质、电极活性物质改性等方式进行优化和改善。特别是固态电解质/金属锂的界面问题，通过金属锂负极保护可以抑制枝晶生长，延缓副反应对界面的破坏，对界面应力进行有效调控。 未来，固态电池的研究和产业化进程仍然任重而道远：需要设计制备离子电导率高且具有规模化加工性的固态电解质体系，探索离子传输机制；对界面演变机制进行深入研究，探索界面处离子传输机理以及界面反应机理，开发新型界面优化技术，改善界面相容性；理清不同体系材料之间的兼容性以及失效机制原理，调控关键材料层以及界面的体积效应，稳定界面结构、降低界面阻抗；探索大容量固态电池的构建技术，为固态电池产业化奠定基础。 华经产业研究院对中国固态电池行业的发展现状、产业链发展格局及市场供需形势进行了具体分析，并从行业的政策环境、经济环境、社会环境及技术环境等方面分析行业面临的机遇及挑战。还重点分析了固态电池内重点企业的经营现状及发展格局，并对未来几年行业的发展趋向进行了专业的预判。为企业，科研、投资机构等单位了解行业最新发展动态及竞争格局，把握行业未来发展方向提供了专业的指导和建议。 |
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