【异读】比亚迪宁德时代发布固态电池专利

今年可以被视为电动车续航“破千”元年，蔚来、智己和埃安分别表示在接下来两年内会推出续航突破1000公里的纯电动车型，着实吸引眼球。而在续航破千的大背景下，蔚来ET7声称即将量产的固态电池技术，尤其引发业界的普遍关注。

固态电池，顾名思义，是指这类电池应用了固态物体作为电解质和导电介质，与目前普遍所采用的电解质溶液在电池结构中扮演着相似的功能，但是从原材料到生产路径，均存在着区别巨大差异。根据固化程度的不同，固态电池分为半固态、准固态和全固态电池，蔚来150kWh电池包所采用的是原位固化的半固态电解质。

而日前，国内两大电池供应商——宁德时代和比亚迪，分别公布了自身在固态电池领域的全新专利。新专利直接聚焦技术难度最高的全固态电池领域，专利集中于提高固态电解质的电导率，并优化了其他的相关性能参数。

固态电池的电解质主要分为锂氧化物、锂硫化物和高温聚合物三类，而宁德时代和比亚迪分别选择了不同的电解质种类。

宁德时代的两项专利技术以锂硫化物为电解质主要成分。以氧化锂和硫化锂为代表的电解质存在与电极实际接触面积有限，界面阻抗上升幅度较大，不利于快速充放电（但电解液和电极之间在使用过程中也有生成半固态SEI膜的趋势，影响快速充放电效果）。

宁德时代的专利技术在有机溶剂中加入硼酸酯，硼元素可降低阴离子对锂离子的束缚作用，提高电解质的电导率，并基于这项发现，提出了一种硫化物固态电解质片的制备方法。

该方法不仅实际提高了电导率，而且制备的过程中硼酸酯副产物完全挥发，制备出的固态电解质片掺杂均匀度高，表面的粗糙度得到显著改善，从而利于锂离子在电解质片和锂金属阳极界面的扩散过程，降低界面阻抗，并改善电池的循环性能。

从上表中可以看出，固态电解质片的电导率已超出电解液1-2mS/cm的电导率，界面阻抗也大幅降低。宁德时代这项专利有效解决了固态电池应用过程中的一些基础问题，但在固态电解质片机械强度方面没有特殊的体现，而这是硫化物固态电解质片的劣势之一。

比亚迪的技术则采用聚合物固态电解质，这类电解质在室温下的电导率极低，对比容量的影响较大。通过添加全氟聚醚，可减弱阴离子与锂离子的作用，有效提高电导率。

可以看出，相比对照组（DS1/DS2），在室温下固态电解质的电导率大幅提升了10-20倍左右，但是相较电解液不低于1mS/cm的电导率，这类固态电解质还是存在一定的劣势。不过在机械性能方面，聚合物固态电解质本身具有一定的优势，全氟聚醚的加入降低了玻璃化（类似于固化）所需的温度，让它常温下的机械性能更符合商业化需求。

如果两家企业按这样的固态电解质技术路线继续研发，或许会是电解液时代格局的翻版——宁德时代能量密度具有优势，而比亚迪更看重电芯的可靠性。

固态电池是前景广阔的技术，它被认为有以下优势：

1、通过减少隔膜结构和电解液中不参与电化学反应的成分，可以减少40%的体积和25%的重量，大幅提高能量密度

2、不可燃、无腐蚀、不挥发、不漏液，高温下不发生副反应，安全性有保障

3、伴随着固态电解质技术的应用，正负极材料也可以发生一定的改变，例如，宁德时代表示将采用金属锂作为负极材料，减少负极石墨的体积与重量，最终单体能量密度有望突破500Wh/kg，是目前最高能量密度的2倍以上

4、温度适应性更佳，可以在-25℃-60℃正常工作

5、寿命长，循环衰减低，以宁德时代实验为例，100次循环后衰减仅4%，换言之，续航1000km的纯电动车在10万公里后电池衰减仅4%

6、形状灵活性佳，可以适应不同的硬件布局需求

然而，宁德时代和比亚迪都没有给出具体的技术落地时间。虽然早有技术研发，但从目前公布的专利进展来看，仅针对配方在实验室内进行了一定的初步研究，具体的生产流程和降本细节没有任何体现。

在这一过程中，还有很多具体的问题待解决，例如金属锂电极如何制备，实验室的手套箱环境如何应用于大批量的生产，等等。

由此看来，蔚来150kWh所采用的半固态锂电池技术，算是在固态电池领域比较初级阶段的技术，电极的优化采用的也是目前可产业化的掺硅补锂方案。但或许从用户体验的角度而言，这块电池已经达到替代绝大部分日常用车场景的水平。而宁德时代此次公布的专利，很可能不是应用于ET7的固态电池技术，具体落地时间，以及蔚来相对应的固态电池供应商，有待考证。

虽然固态电池商业化应用还只展现出冰山一角，但感兴趣的绝不是汽车行业。之前我们曾报道过，戴森也在加大固态电池研发的力度，寄希望于生产更轻便，性能更持久的便携式家电。因此，我们对固态电池的前景，依然持乐观的态度，一旦突破了瓶颈期，它将改变人类所有储能场景的体验，留给我们巨大的想象空间。