為了應(yīng)對“排放門”和全球各國日益嚴(yán)格的汽車排放法規(guī)要求，大眾汽車制定了“Together-Strategy 2025”策略，并在2016年6月宣布：截至2025年將發(fā)布30款純電動汽車EV，并且銷量目標(biāo)將達(dá)到200萬-300萬輛(占大眾所有車型銷量的20-25%)，相當(dāng)激進(jìn)的計(jì)劃。戴姆勒也宣布截至2022年將發(fā)布20款純電動汽車EV和插電式混合電動車PHEV(占總銷量25%)。寶馬也將截至2025年的電動汽車xEV的銷量比例設(shè)定在25%。特斯拉、通用、福特也宣布截至2020年將發(fā)布10-13款EV和PHEV。隨著全球電動汽車的快速增長，電池制造商也在熱火朝天的擴(kuò)產(chǎn)、改進(jìn)鋰離子電池(LIB)性能。

對于電動汽車的普及，產(chǎn)業(yè)分析師們也難得的達(dá)成了非常一致的看法：不斷提高電池能量密度、功率密度、快充能力，同時(shí)還要不斷降低成本。在成本方面，大眾市場總監(jiān)Richardo Tomaz在采訪中說到：現(xiàn)在電芯成本到了1.5元/Wh左右的水平并不稀奇，因?yàn)門esla(電池包：190USD/kWh)和GM(電芯：145USD/kWh)走得更快一步，成本甚至更低(盡管有評論懷疑是否是虧錢)，大眾甚至制訂了更為激進(jìn)的2020 成本目標(biāo)(模塊及其制造成本：93USD/kWh)。

而在中國，逐年退坡的補(bǔ)貼政策也把降成本的壓力轉(zhuǎn)嫁到了電池上。在提高能量密度的同時(shí)，成本通常會增加，充電時(shí)間也會增加，這幾個參數(shù)之間看起來總是矛盾般的存在。例如，30kWh的日產(chǎn)聆風(fēng)在50kW快充模式充滿80%的電量需要30min不到(有網(wǎng)友報(bào)道二十多分鐘也能充到80%)，日產(chǎn)計(jì)劃通過提高充電電壓，從而把充電功率從50kW提高到150kW，但是即使這樣，充電也仍然需要20min左右。當(dāng)然，我們看到現(xiàn)在歐洲也已經(jīng)在布局350kW的快充了，但是是否能快速的鋪開充電基礎(chǔ)設(shè)施還需要觀察。目前而言，跟加油時(shí)間相比，快充技術(shù)仍然是個影響電動車普及的重要因素之一。

下表列出了傳統(tǒng)汽油車、HEV、PHEV、EV、燃料電池車FCV 、天然氣汽車等的一些優(yōu)缺點(diǎn)，其中，EV在續(xù)駛里程、充電時(shí)間、成本三個方面的劣勢再目前還是大家比較關(guān)注的，PHEV、FCV在成本上也是面臨挑戰(zhàn)。

作為下一代鋰離子電池技術(shù)，全固態(tài)鋰離子電池被寄予厚望，它具有更高的能量和功率密度，還具備快速充電特性，電解質(zhì)也不存在泄漏的隱患，被認(rèn)為是應(yīng)用于電動汽車的有力競爭者。

下圖對比了幾種類型電池的能量、功率密度特性。從圖中可以看到，全固態(tài)電池在能量和功率特性上超過了如今的鋰離子電池。在能量特性方面稍遜于鋰硫電池、鎂離子電池和鋰空氣電池等新型電池?；仡櫣虘B(tài)電解質(zhì)的研究歷史，多種電解質(zhì)材料都得到了廣泛的研究。在2011-2016期間，東京工業(yè)大學(xué)的Ryoji Kanno教授發(fā)現(xiàn)了鋰、鍺、磷、硫基超離子導(dǎo)體，它們作為固態(tài)電解質(zhì) 的離子導(dǎo)電率都超過液態(tài)電解液。2016年， Ryoji Kanno和豐田汽車的Yuki Kato博士等報(bào)道了新的超離子導(dǎo)體，實(shí)驗(yàn)室的研究數(shù)據(jù)顯示：其中一種Li9.54Si1.74P1.44S11.7Cl0.3材料的離子導(dǎo)電率高達(dá)25mS/cm，另一種Li9.6P3S12材料也顯示出較高的電化學(xué)穩(wěn)定性(～0V vs.鋰)，試驗(yàn)電池的工作溫度范圍很寬，在-30~100攝氏度之間，功率特性優(yōu)于液態(tài)電解液的電池，快充性能極好，達(dá)到18C，循環(huán)壽命在500次容量保持率為75%。當(dāng)然，這些實(shí)驗(yàn)室的研究成果還需要投入很多進(jìn)一步的研究才能達(dá)到產(chǎn)業(yè)化的階段。

在科技轉(zhuǎn)化為商品的發(fā)展過程中，通常會用“魔鬼之河Devil's River”、“死亡之谷Valley of Death”和“達(dá)爾文海Darwin's sea”來形容從基礎(chǔ)研究、產(chǎn)品開發(fā)和大規(guī)模商業(yè)化的幾個階段：

跨越魔鬼之河：需要克服基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究之間的困難和障礙

跨越死亡之谷：需要克服應(yīng)用研究和商業(yè)化的之間的困難和障礙

跨越達(dá)爾文海：需要克服產(chǎn)品化和商業(yè)化之間的困難和占該，或者尋找新的商業(yè)模式

下圖概括了鋰離子電池跨越上述三個階段的時(shí)間，同時(shí)也對全固態(tài)電池的階段進(jìn)行了預(yù)測。全固態(tài)電池的研究可以追溯到19世紀(jì)70年代，如今經(jīng)過40多年了，一些新的超離子導(dǎo)體逐步被發(fā)現(xiàn)，這使得固態(tài)電池有機(jī)會逐漸從研究階段向產(chǎn)品開發(fā)階段推進(jìn)變得有可能，這就可以看作是跨越了魔鬼之河。當(dāng)很多人問到全固態(tài)電池什么時(shí)候可以實(shí)現(xiàn)商業(yè)化這個問題時(shí)，或許用這句話可以概括：它還需要穿越“死亡之谷”和“達(dá)爾文?！?。正如如今的鋰離子電池也是經(jīng)過十多年才跨越三個階段，而全固態(tài)電池或許還有更長的路要走完剩下的兩個階段，或許還需要10-20年？

參考

Future Automobile Power System Committee

Solid electrolytes open doors to solid-state batteries. Tokyo Tech News.

Nature Energy 1, Article number: 16030(2016).doi:10.1038/nenergy.2016.30

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