固態(tài)電解質體系包括硫化物、鹵化物、氧化物、聚合物等，每一種體系各有優(yōu)勢。目前要在全固態(tài)鋰電池中得到應用的話，還沒有一種材料能夠滿足所有性能的要求。全球各國企業(yè)分別采用什么技術路線呢?

日本

  豐田汽車公司，技術路線：硫化物

  豐田汽車在硫化物全固態(tài)電池技術上的專利數(shù)量已超過1000件，位居全球第一。盡管豐田在新技術推進上較為謹慎，但公司已經(jīng)宣布了在2027或2028年實現(xiàn)全固態(tài)電池技術的商業(yè)化，向市場投放配備該技術的純電動汽車。豐田的這一目標顯示了其在電動化轉型上的決心，盡管面臨量產(chǎn)難度、電池配方、制造工藝和生產(chǎn)成本等諸多挑戰(zhàn)。

  本田技研工業(yè)股份有限公司，技術路線：硫化物

  根據(jù)目前的信息，本田技研工業(yè)股份有限公司也在探索固態(tài)電池技術，并且硫化物固態(tài)電解質是其中的一個關注點。

  三菱化學集團/日產(chǎn)汽車公司聯(lián)盟，技術路線：硫化物

  三菱化學集團和日產(chǎn)汽車公司在固態(tài)電池技術路線上選擇了硫化物作為研究方向。日產(chǎn)汽車公司已經(jīng)公布了疊層軟包全固態(tài)電池(ASSB)電芯的試點生產(chǎn)設施，并計劃于2028年正式投產(chǎn)。該公司計劃通過不斷的創(chuàng)新，將電池成本降至每千瓦時65美元，以實現(xiàn)電動車型和燃油車型的成本平價。此外，日產(chǎn)汽車正在與美國宇航局(NASA)合作開發(fā)新型全固態(tài)電池，目標是2028年實現(xiàn)產(chǎn)品發(fā)布和試點工廠采用的電池。

  松下電器公司，技術路線：鹵化物

  2018年，松下報道的氯化物電解質因其高離子電導率和與高電壓正極材料相兼容的特點而受到關注。最近，松下公司Yoshiaki Tanaka團隊又報道了一種全新的具有高離子電導率的混合陰離子固態(tài)電解質LiNbOCl4以及LiTaOCl4，這些氧鹵化物繼承了鹵化物的氧化穩(wěn)定性和形變性，并且在室溫下具有超過或相當于鋰離子電池中使用的有機液態(tài)電解質的離子電導率。

  富士電氣化學有限公司，技術路線：氧化物

  富士電氣化學有限公司在固態(tài)電池技術路線上選擇了氧化物作為其主要研究方向。

  小原股份有限公司，技術路線：氧化物

  小原股份有限公司在固態(tài)電池技術路線上選擇了氧化物作為研究方向。

  日立造船公司，技術路線：硫化物

  日立造船已開發(fā)出全固態(tài)電池“AS-LiB”，這款電池采用硫化物固態(tài)電解質，其產(chǎn)品容量涵蓋從55mAh到5000mAh不同規(guī)格，能在極端溫度下穩(wěn)定工作，且已通過針刺實驗，證明其安全性。日立造船的“AS-LiB”電池已于2019財年實現(xiàn)批量生產(chǎn)，并已經(jīng)應用在航空航天領域，其產(chǎn)品在2019年實現(xiàn)了在太空中的首次充放電。此外，在2024年2月，日立造船還從芯片設備商接獲了首個全固態(tài)電池訂單。

  三洋化成工業(yè)股份有限公司，技術路線：聚合物

  三洋化成工業(yè)股份有限公司在固態(tài)電池技術路線上選擇了聚合物作為其主要研究方向。

  日本出光興產(chǎn)股份有限公司，技術路線：硫化物

  出光興產(chǎn)在硫化物固態(tài)電解質方面的專利數(shù)量居世界前列，并且已經(jīng)小規(guī)模生產(chǎn)固態(tài)電解質，預計在2027年正式量產(chǎn)。出光興產(chǎn)正在通過改善工業(yè)和規(guī)模經(jīng)濟來降低硫化鋰等原材料的價格，從而降低固態(tài)電解質的成本。此外，出光興產(chǎn)還與優(yōu)美科合作，共同開發(fā)用于固態(tài)電池的高性能正極材料，結合雙方在正極活性材料和固態(tài)電解質方面的專業(yè)知識，以期為電動汽車發(fā)展提供技術突破。

德國

  寶馬集團，技術路線：硫化物

  寶馬集團在全固態(tài)電池技術路線上選擇了與美國初創(chuàng)公司Solid Power合作，共同研發(fā)基于硫化物的全固態(tài)電池。寶馬集團計劃在2025年之前推出第一輛基于Solid Power電池技術的原型車，并在2030年之前實現(xiàn)全固態(tài)電池的量產(chǎn)。為了實現(xiàn)這一目標，寶馬已經(jīng)獲得了Solid Power的技術許可，并在其位于慕尼黑附近帕斯多夫的電池制造能力中心建立一條全固態(tài)電池的原型生產(chǎn)線。

  大眾集團，技術路線：氧化物

  大眾集團投資的QuantumScape公司專注于氧化物固態(tài)電解質的研發(fā)，QuantumScape的固態(tài)電池A樣品在實驗室測試中表現(xiàn)出色，經(jīng)過1000多次的充電循環(huán)后，電池容量保持率仍高達95%以上，且在電池的全生命周期內(nèi)，電動汽車可行駛超過50萬公里而無明顯續(xù)航能力衰退。

韓國

  LG新能源公司，技術路線：聚合物/硫化物

  根據(jù)LG新能源的副總裁孫權男在2023世界動力電池大會上的演講，公司正持續(xù)投入研發(fā)基于液態(tài)電解質的鋰硫電池和鋰金屬電池，并開發(fā)高度穩(wěn)定的不含液態(tài)電解質的全固態(tài)電池，以克服當前鋰離子電池的安全性難題。此外，LG新能源亞洲區(qū)營銷總經(jīng)理樸鎮(zhèn)庸在中國汽車論壇上透露，公司正在開發(fā)的新一代電池中包括具有更優(yōu)安全性能的聚合物和硫化物的全固態(tài)電池，并計劃于2026年實現(xiàn)量產(chǎn)，有望應用于電動汽車和飛機領域。

  現(xiàn)代汽車集團，技術路線：聚合物/硫化物

  現(xiàn)代汽車較早開始研發(fā)固態(tài)電池技術，并在2017年宣布了這一計劃。此外，現(xiàn)代汽車還曾投資美國Ionic Materials公司，這是一家在聚合物固態(tài)電池技術領域起步較早的企業(yè)。現(xiàn)代汽車計劃在2025年左右實現(xiàn)配備固態(tài)電池的電動車試生產(chǎn)，并在2030年前后實現(xiàn)全面批量生產(chǎn)。

  SK On公司，技術路線：硫化物/氧化物

  SK On公司成功研發(fā)了具有全球高鋰離子電導率的氧化物固態(tài)電解質，通過調整LLZO(由鋰、鑭、鋯、氧構成)的添加劑，新材料的鋰離子電導率提升了70%。此外，SK On也在開發(fā)聚合物-氧化物復合材料和硫化物基電池兩種類型的全固態(tài)電池，目標是在2025年和2026年分別生產(chǎn)試驗原型，并在2028年和2029年實現(xiàn)商業(yè)化。

  三星SDI公司，技術路線：聚合物/硫化物

  三星SDI的全固態(tài)電池(ASB)技術結合了NCA高鎳技術、高性能硫化物固態(tài)電解質等技術，目標是實現(xiàn)優(yōu)異的性能表現(xiàn)。公司計劃在2027年實現(xiàn)全固態(tài)電池的量產(chǎn)，這種電池的能量密度高達900Wh/L，比現(xiàn)有產(chǎn)品提高了40%，并且具有快速充電的能力，9分鐘即可從8%充至80%電量。三星SDI的全固態(tài)電池研發(fā)以硫化物為電解質，目前已獲得相關專利并進入技術驗證階段。公司已經(jīng)建立了全固態(tài)電池試產(chǎn)線。此外，三星SDI也在開發(fā)基于聚合物電解質的固態(tài)電池，通過與德克薩斯大學研究團隊的合作，成功開發(fā)了一種新型聚合物電解質——“SIPE(單離子導電聚合物電解質)”，該電解質在室溫下的離子電導率提高了約十倍。

法國

  博洛雷集團，技術路線：聚合物

  作為聚合物固態(tài)電池領域的先驅，博洛雷集團在2011年就推出了搭載該技術的產(chǎn)品。其電動汽車Bluecar和電動巴士Bluebus使用的是BatScap生產(chǎn)的30kWh金屬鋰聚合物固態(tài)電池，該電池的能量密度為100瓦時/千克，工作溫度在60至80攝氏度之間。

英國

  Ilika公司，技術路線：氧化物

  在技術路線選擇上，Ilika公司認為氧化物固態(tài)電池在化學穩(wěn)定性方面具有優(yōu)勢，Ilika公司通過將電解質做得非常薄來彌補氧化物電導率較低的缺點，并采用絲網(wǎng)印刷技術來生產(chǎn)全固態(tài)電池。Ilika公司的全固態(tài)電池正極材料采用與三元相同的材料，能量密度可達到300Wh/kg至350Wh/kg，并計劃通過采用811正極材料進一步提高能量密度，目標是達到480Wh/kg，并最終在2025年達到550Wh/kg。負極材料方面，Ilika公司不使用鋰，而是采用硅碳組合，以避免鋰的高活性帶來的問題。

美國

  Quantum Scape公司，技術路線：氧化物

  Quantum Scape公司在固態(tài)電池領域的技術路線主要采用的是氧化物固態(tài)電解質，尤其是LLZO(鋰鑭鋯氧)石榴石型氧化物作為其固態(tài)電解質的主要成分。Quantum Scape的固態(tài)電池技術還包括使用無鋰負極設計，即取消負極活性材料，采用銅箔集流體作為負極，以及一種陶瓷(氧化物)與正極有機凝膠電解質的結合作為隔膜材料。這種設計使得電池的能量密度可達380-500Wh/kg，且能在45°C下15分鐘內(nèi)充至80%的電量。

  Ionic Materials公司，技術路線：聚合物

  Ionic Materials公司采用的固態(tài)電池技術基于其獲得專利的固體聚合物材料，這種材料使得固態(tài)電池具有一系列顯著的優(yōu)點，包括固有的安全性、經(jīng)濟性、高能量密度以及在室溫下的使用能力。此外，Ionic Materials的聚合物電解質已被證實與多種化學品兼容，理論上這些化學品比當前最先進電池中使用的活性材料具有更高的性能極限。

  Solid Power公司，技術路線：硫化物

  Solid Power公司選擇的技術路線是基于硫化物的全固態(tài)電池(ASSB)。公司已經(jīng)成功開發(fā)出了第一代全固態(tài)電池，其能量密度達到了320Wh/kg，并計劃在未來幾年內(nèi)實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)和應用。2022年，Solid Power完成了20安時(Ah)的全固態(tài)電池的生產(chǎn)，并計劃試生產(chǎn)100安時的大容量固態(tài)電池產(chǎn)品。此外，Solid Power還向寶馬汽車交付了首批固態(tài)電池A樣品。

  Factorial Energy公司，技術路線：聚合物

  Factorial Energy公司是一家專注于聚合物固態(tài)電池技術的初創(chuàng)企業(yè)。該公司的固態(tài)電池技術使用了一種專有的固體電解質材料，稱為“Factorial電解質系統(tǒng)技術”(FEST)，這種技術能夠提高電池的安全性和能量密度。Factorial Energy的固態(tài)電池技術具有顯著的優(yōu)勢，比如能夠在不犧牲電池組壽命的情況下提高20-50%的續(xù)航里程。此外，該公司的電池在容量低于80%之前可以進行多達460次充放電循環(huán)。