全固体电池

日经中文网报道，在日本，围绕安全性优于目前主流锂离子电池的新一代电池——“全固体电池”的研发正不断涌现成果。

1、背景意义

随着近年来的个人计算机、摄像机和手机等信息相关设备、通信设备等的迅速普及，作为其电源被利用的电池的开发备受重视。另外，在汽车产业中，正在进行用于电动车、用于混合动力汽车的高输出且高容量的电池的开发，正在进行能量密度高的锂电池的开发。

在以往市售的锂电池中，由于使用含有可燃性的有机溶剂的电解液，所以需要安装抑制短路时的温度上升的安全装置、改善用于防止短路的结构材料。与此相对，认为在将电解液变为固体电解质层而使电池全固体化的锂电池中，由于在电池内不使用可燃性的有机溶剂，所以可实现安全装置的简化，制造成本、生产率优异。

2、优劣比较

优点

作为锂电池主要材料的电解液中含有容易着火的有机溶剂。而全固体电池使用固体电解质而非液体电解液。由于锂离子在不易燃烧的固体电解质中移动，因此将大幅提高安全性。

劣势

虽然理论上相比使用电解液的电池，全固体电池的蓄电量更多、输出功率也更大，但此前研发的全固体电池却在性能上一直难以超过传统电池，投入实用存在困难。

3、发展前景

一：固态电池是锂离子电池最现实的替代产品

能量密度，是当今新能源行业焦点。

日本*率先提出2020年纯电动汽车用动力电池电芯能量密度达到250Wh/kg的目标;随后美国将2020年电芯能量密度目标由原来的220Wh/kg提高至350Wh/kg;中国的技术目标则是2020年锂电池能量密度达到300Wh/kg。

锂电鼻祖“Goodenough”教授团队2017年发布玻璃状固态电解质，放电电压可达3V以上，能量密度是锂离子电池的至少三倍，全固态电池有望引领锂电池进入下一个革命性时代。

LG经济研究机构的一名分析师也表示，固态电池是锂离子电池最现实的替代产品，因为在过去10年之中，固态电池的发展速度要比其他下一代电池更快。

二：能量与安全性能持续升级，优势突出

1)安全性极高：液态电解质易燃易爆，以及在充放电过程中锂枝晶的生长容易刺破隔膜，引起电池短路，造成安全隐患。而固态电解质不可燃、无腐蚀、不挥发、不存在漏液问题，也克服了锂枝晶现象，因而全固态电池具有极高安全性。

2)能量密度提升：一是电压平台的提升，电池能量密度将增大。二是固态电解质能阻隔锂枝晶生长，材料应用体系范围大幅提升，目前全固态锂电池研发可提供的能量密度基本可达300-400Wh/kg。

3)循环性能增强：液态电解质在充放电过程中可与锂离子发生不可逆反应，形成固体电解质界面膜(SEI)，会导致活性物质和电解质的损失，降低了库伦效率。而固态电解液解决了固体电解质界面膜(SEI)的问题和锂枝晶现象，大大提升了锂电池的循环性和使用寿命(例如LIPON做电解质材料，理想情况下循环性能表现优异，循环45000次左右)。

4)适用范围扩大：固态电解质赋予固态锂电池结构紧凑、规模可调、设计弹性大等特点，固态电池既可以设计成厚度仅几微米的薄膜电池，用于驱动微型电子器件，也可制成大容量电池，用于动力和储能领域。此外，固态材料内在的高低温稳定性，为全固态电池在更宽的温度范围(工作温度范围约为-25°C到60°C)内工作提供了基本保证。

5)使用成本大幅降低：　Sakti3官方称，Sakti3已制造出能量密度达1100瓦时/升的电池。美国佛罗里达大学的电池专家、材料科学教授凯文˙琼斯(KevinJones)认为：如果能量密度能像Sakti3提出的那样高，那么电动汽车的使用成本就有可能与普通汽车相同。

三：世界各国都在积极推进研发

1)丰田：丰田2010年就推出硫化物固态电池，2014年其实验原型能量密度已达到400Wh/kg。截止到2017年2月，丰田固态电池专利数量达到30件，远远高于其它企业。

最近，丰田向美国递交了一份专利申请——20170179545。申请文件与丰田在固态电池上的工作有关。

2)三星：北京时间6月30日报道，韩国电池厂商三星SDI一名不具名高管表示，该公司未来1-2年内将能生产出固态电池，让智能手机彻底告别爆炸门。

3)LG：其实，三星并不是唯一一家对固态电池感兴趣的智能手机厂商，根据三星SID高管表示，三星的死对头LG化工也在进行固态电池技术的研发，并且也取得了不错的进度。

4)博世(BOSCH)：德国汽车零部件巨头博世(BOSCH)，2015年收购美国电池公司“Seeo”。博世和Seeo然后与日本著名的GSYUASA(汤浅)电池公司和三菱重工共同建立了新工厂，主攻固态阳极锂离子电池。

5)戴森(JamesDyson)：英国富豪詹姆斯-戴森(JamesDyson)，2015年公司收购了固态电池企业Sakti3，当时戴森曾表示将会投资近10亿美元大量生产固态电池。2016年8月份戴森表示，会出资14亿美元，兴建一座电池工厂。业界认为，该工厂将担负量产固态电池的责任。

6)索尼：索尼公司2014年就全固体薄膜型二次电池的试制在学术期刊上发表了论文，在2015年11月11日开幕的“日本第56届电池讨论会”上发表了相关成果。

7)国内：目前国内多家企业已在固态电池研发上布局，如清陶能源、CATL、国珈星际等公司，分别在无机陶瓷固态电解，硫化物电解质、聚合物电解质等方面发力。

四：市场的巨大潜力

2016年全球锂电池电芯产值达到1850亿元，根据SPIR预测，2020年全球锂电池电芯产值将达到3436亿元。

结构上看，消费电子类需求缓增长，新能源动力需求爆发增长带动产业快速发展，此外储能市场的巨大潜力正逐步释放。

一旦固态电池的逐步推广应用，固态电池产业将充分享受市场红利，成为锂电行业的爆发点。

二级市场上，有关上市公司珈伟股份(300317)、横店东磁(002056)。

珈伟股份

300317(珈伟股份)(2017年7月7日收盘)

2016年，珈伟股份在在上海举办“全球首例固态锂电池与快充电池发布会”，并宣布石墨烯材料制备基地已经投产。在发布会上，公司详细讲解了固态锂电池技术，并现场进行电池安全性能的展示。同时，公司发布了快充锂电池。公司目前的固态锂电池包括凝胶聚合物电池和全固态电池,在电池密度上可达到400wh/kg至600wh/kg，目前，公司产品已实现小批量生产，预计2017年底或2018年初实现大规模量产。发布会上,公司还举行了与江苏公爵新能源汽车有限公司、成都莱姆斯特新能源汽车有限公司等的合作签约仪式。

002056(横店东磁)(2017年7月7日收盘)

横店东磁

公司三元动力电池2016年8月份已试生产，每天生产30-35万个电池，产能使用率60%以上。日前在接受机构调研时，就“动力电池市场未来发展趋势”进行了解答。公司表示，随着国家政策和市场对高容量，高安全性能电池需求不断攀升，公司认为三元将逐渐成为动力电池主流技术。