2266
在當前所有固態(tài)電解質技術路線中，聚合物是長板、短板都不那么突出，同時產業(yè)成熟度較高的。
長板方面，由于聚合物電解質材料柔韌性高，容易加工，價格僅略高于液態(tài)；生產上與現(xiàn)有電池工藝的兼容程度高，設備成本差別不大，量產成本低。在性能上，聚合物材料與正負極材料界面接觸良好，有利于電池循環(huán)壽命的延長。
但其兩大瓶頸問題也十分明顯：
一是室溫離子電導率低（須在60-85℃高溫運行）。這直接影響電池充放倍率，不利于快充性能的實現(xiàn)；
二是電化學窗口＜4V（僅略高于液態(tài)），而高壓下會被氧化，材料本身更適配鐵鋰正極，較難滿足提高電池能量密度的需求。
此外，由于機械強度低，聚合物基固態(tài)電池易形變失效。也有團隊表示，傳統(tǒng)聚合物固態(tài)電解質還存在離子傳輸性能與良好界面接觸難以兼顧的問題。
從國內布局聚合物基固態(tài)團隊的公開進度中，可以部分窺見上述問題的解決情況。
在傳統(tǒng)動力電池廠商中，比克電池和LG新能源選擇了聚合物路線。
其中，比克電池基于聚合物-氧化物復合體系，已經開發(fā)出能量密度超過350Wh/kg的第二代半固態(tài)電池新品，囊括了30Ah、60Ah和100Ah三大尺寸層級，后兩者可應用于電動汽車上，最大充放電倍率為3C。
據高工鋰電了解，以聚合物為基礎的復合電解質體系，會同時存在聚合物本身室溫電導率差、氧化物電解質顆粒因為散落分布而無法貢獻實際電導率的問題，提高電導率或要求在分布比例、聚合途徑等方面進行調整。
LG新能源則將650Wh/L聚合物半固態(tài)電池的商業(yè)化節(jié)點定在2026年，2028年有望推出750Wh/L的聚合物固態(tài)電池。
中科匯澤深藍、冠盛東馳、領新新能源等屬于初創(chuàng)電池團隊，前兩者技術優(yōu)勢明確、正與車企接觸中，領新則主要在產能建設上有較快布局。
針對電壓窗口低的問題，中科深藍匯澤通過改善分子結構工程設計、調控分子能級來拓寬電壓耐受窗口，提升能量密度。
針對室溫離子電導率低的問題，該公司開發(fā)出高性能聚合物電解質，結合新型鋰鹽分子設計，最終實現(xiàn)離子電導率對照聚合物電解質體系提升128倍。
中科匯澤深藍還考慮到了固態(tài)電解質離子傳輸性能與良好界面接觸難以兼顧的問題，通過設計復合連續(xù)快離子導體相、構建“三相滲流”復合固態(tài)電解質，來強化離子傳輸和機械強韌性。
目前，團隊已搭建起0.2GWh中試生產線，另有1GWh產能規(guī)劃建設中。
于今年1月剛成立的冠盛東馳公司，脫胎于東北師范大學鋰電研究團隊所孵化的東馳能源，在引入汽車零部件企業(yè)溫州冠盛的資金后正式形成。
基于0.5GWh的聚合物基儲能固態(tài)電池產線，其三元準固態(tài)電池（54Ah）最高可實現(xiàn)450Wh/kg的能量密度。核心技術為在聚乙烯多孔基膜上涂覆混合前驅體，經過紫外線交聯(lián)反應后形成無機-有機復合固態(tài)電解質膜，離子電導率可達1mS/cm；并在三元正極、鋰金屬負極上分別包覆、涂覆固態(tài)電解質膜。
作為參考，傳統(tǒng)液態(tài)電解質電導率為10-15mS/cm，而新型液態(tài)電解質能達到20mS/cm左右的高水平。
因此，通過針刺試驗的高安全性、超1000公里續(xù)航，是公司聚合物基動力固態(tài)電池的亮點。公司正在與一汽紅旗、賽力斯、嵐圖、長安等諸多車企接觸中，部分送樣產品進入B樣測試階段。
此外，冠盛東馳據稱已接到超2億元的固態(tài)電池訂單，主要來自歐洲和澳洲，或先以其鐵鋰半固態(tài)儲能電池的交付為主。
領新（重慶）新能源宣布其聚合物基固態(tài)電池產線一期在今年5月正式進入量產階段，產能為0.5GWh/年。此次投產的是采用聚合物固態(tài)電解質的“大固”系列產品。
從介紹來看，該產品可搭載三元材料體系，并實現(xiàn)超過380Wh/kg的能量密度。倍率方面，公司主要基于超寬極耳技術來降低電芯內阻，配合充電樁可支撐1C-4C之間的充電速率。
值得注意的是，雖然該公司未對如何解決聚合物固態(tài)電解質瓶頸問題做出過多解釋，但據稱其產品中的液含量已低至5%，且隨著二期5GWh工廠投產，液含量還將進一步降低至1%-3%，進入準固態(tài)電池的范圍。
作為對比，在已公開的半固態(tài)電池產品中，關于液含量的介紹常見為并不精確的“10%以下”。據高工鋰電了解，6%-8%液含量是進度較為靠前的半固態(tài)團隊所能實現(xiàn)的。
此外，聚合物賽道中也有專注于材料開發(fā)的初創(chuàng)團隊。以滄州中孚新能源為例，其“薩拉孚”聚合物電解質隔膜由多種聚合物材料復合合成，鋰離子遷移數達0.98，轉化為電導率則較傳統(tǒng)PE隔膜高出1.16-1.5倍。公開資料顯示，傳統(tǒng)PE隔膜的離子電導率約為10^-4~10^-3m S/cm。
綜上來看，聚合物無法適配高能量密度電極的問題正好被很好的解決，但不同團隊在離子電導率這一問題的解決上實際還存在著較大差異性，且尚未突破聚合物體系電導率天花板（也就是無法比及其他固態(tài)電解質體系和液態(tài)電解質的電導率）的瓶頸。
結合終端車企的反饋來看，能多大程度解決此問題，即實現(xiàn)聚合物基倍率型固態(tài)電芯的量產，或許是聚合物賽道進入拐點的關鍵。
若和其他固態(tài)電解質進行對比，氧化物材料價格同樣不高，便于量產，且進度稍微超前：今年1-4月國內半固態(tài)電池裝車超過1GWh，主要為衛(wèi)藍新能源向蔚來供貨的氧化物半固態(tài)電池。
而在性能上，雖然聚合物的“短板們”已多少得到突破，卻也無法向上撐起更大的技術迭代想象空間。
另隨著現(xiàn)有液態(tài)電池向高性能方向不斷迭代，如寧德時代神行PLUS電池已經是基于磷酸鐵鋰體系實現(xiàn)超千公里續(xù)航；新型電池的代表4680大圓柱電池又已經在大規(guī)模產業(yè)化的道路上走得更久、更遠，聚合物基固態(tài)電池則仍在等待終端客戶給出更為明確的合作信號。
留給聚合物固態(tài)體系的時間并不太多，產業(yè)正等待更積極的動作出現(xiàn)。
下載ECAD模型
