目前,全球范围内约有20多家制造企业、初创公司和高校科研院所致力于固态电池技术。
高等院校大多数专注于材料层面的研究,国外以美国阿贡国家实验室为代表,在国内,中科院2013年设立固态先导计划,希望5年内实现固态电池产业化;一些研究机构、Start-up和新能源公司在材料研发与制备方面具备独特技术,电池样品则以手工/半手工为主,仅少部分实现示范车用。大型企业方面,日本以丰田、日立造船和出光兴产等为代表,在固态电池的车用领域处于世界领先位置。
固态电池的产业化与电芯的高一致性和规模化制备的难易程度密切相关:
就制备工艺而言,鉴于当前固态电解质膜的柔韧性不佳,固态电芯组装更多偏向叠片而非卷绕工艺,但细分工艺尚不可知;
就制造装备而言,尽管固态电池与传统锂离子电池存在较大差异,但不存在根本性区别,只是在涂布、封装等工序上需要定制化的设备,而且制造环境需在更高要求的干燥间进行。
因此,固态电池产业化的实现从根本上还是取决于材料工艺层面的突破,包括关键材料、极片、正负极与电解质匹配的材料工艺,目前,在界面电阻降低,金属锂高容量、高倍率和低体积变化的解决方案,以及兼具离子电导和机械特性的固态电解质膜的成熟制备技术等方面尚缺乏有效的解决方案。
因此,高能量密度全固态电池的产业化应用,有望通过半固态电池、固态电池和全固态电池3个阶段逐步实现,预计耗时5~10年时间。