Solid-state Battery - 2018
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固態電池是不是一種更安全、性能更優、可行的電池方案？
推動固態電池發展的因素和應用
據麥姆斯諮詢介紹，基於易燃液體電解質的傳統鋰離子電池技術一直在不斷改進。不過，市場期望電池技術能夠更快地朝著更高安全性、更高性能和更低成本的方向前進。如固態電池這種使用固態電極和固態電解質的下一代電池技術，或能滿足這些目標。
固態電池特性 vs. 應用要求
推動固態電池技術發展的主要驅動因素為：安全性（尤其是對於太空、航天和汽車應用，以及一些消費類應用），附加值的差異化（尤其對於電動汽車EV/混合動力汽車HEV），以及傳統鋰離子電池技術在確保安全性的同時，進一步提高電池能量密度所面臨的難度提高。固態電池的商業化和市場增長，將取決於其與傳統鋰離子電池相比的附加值差異，而這在本報告分析的每種應用中都不盡相同：EV/HEV、太空、航空航天和消費電子等。
固態電池應用發展路線圖
是什麼在推動固態電池加速發展？
事實上，固態電池並不是一項新技術，其最早的研究可追溯到上個世紀50年代。固態電池技術作為傳感器的微型電源，以微型電池的形式找到了其應用（本報告並未分析這類應用）。遺憾的是，用於微型電池製造的材料和製造方案，很難以成本經濟的方式放大到大尺寸體型固態電池的製造。
太空應用電池產品及主要供應商
目前，還沒有市售的大尺寸體型固態電池（不包括Bolloré集團的聚合物固態電池，其產品必須加熱到60~ 80℃）。過去幾年來，陸續有許多廠商已經宣佈了原型電池的成熟度情況和預期的商業化時間，但最終上市還是被取消或推遲了。儘管固態電池技術已有數十年的發展，但許多技術挑戰仍未得到解決（本報告有詳細介紹）。那麼，為什麼我們會看到市場對固態電池開發和商業化的強烈期待和日益增長？這裡面的主要驅動力是什麼？
根據Yole分析，這一市場趨勢主要源自改變市場格局的電池產業廠商（EV/HEV製造商）的強大應用拉動。成熟的汽車製造商（豐田Toyota、大眾Volkswagon、寶馬BMW等）和新進廠商（戴森Dyson、菲斯科Fisker等）都計劃商業化電池技術相比傳統鋰離子電池更安全、更輕、更持久的EV/HEV。此外，越來越多的廠商開始涉足固態電池的開發，以及各種新建立的固態電池聯盟，是另一個推動該趨勢的原因。
眾多行業參與者（僅日本Libtec聯盟就有23家公司！Libtec全名是Lithium Ion Battery Technology and Evaluation Center，鋰電池材料評價研究中心）和來自不同領域的研發人員，正在共同努力，各自貢獻一份專有技術經驗（know-how）。實際上，從四種主要技術領域分享專有技術，對於固態電池的真正商業化至關重要。此外，不同市場參與者對多個技術主題的大範圍覆蓋，對於固態電池也非常重要，這可以加快評估不同的技術方法，然後集中各方力量於最有希望成功的技術方案。
四種不同類型的廠商齊心協力共同克服固態電池商業化挑戰
固態電池技術發展之路上的各路廠商及其角色
對於固態電池技術的發展，涉及許多技術模塊，包括電解質材料篩選、離子電導率增強、電解質/電極界面穩定性、鋰金屬陽極、隔膜塗層、電芯和電池組製造方法、電池管理系統（BMS）和電池組設計。
固態電池發展之路上的技術和市場挑戰
根據Yole分析，大約有100多家廠商和研發機構涉及固態電池的開發。對於一種新興技術，或許有些意外，68家產業廠商中僅有14家為初創公司（Ionic Materials、NEI Corporation、QuantumScape等）。這些初創公司主要立足電解質材料篩選和開發。本報告中列出了54家大型廠商，它們內部正在加速固態電池的研發。其中，主要涉及大型汽車製造商：豐田、寶馬、大眾、雷諾-日產-三菱聯盟以及韓國現代。豐田在固態電池開發領域歷史悠久，是該領域的領導者，擁有200多位工程人員從事固態電池技術的開發。
EV/HEV製造商的有力參與，對於固態電池技術的商業化非常重要。除了巨大的市場潛在機遇，它們還帶來了關於EV/HEV電池要求、電池組組裝、測試和認證的相關專有技術。並且，電池組設計及其組件的簡化，也將提高固態電池相對傳統鋰離子電池的成本競爭優勢。
其它廠商還包括傳統鋰離子電池製造商（例如Samsung SDI、LG Chem、A123 Systems等），電池隔膜技術解決方案供應商（旭化成Asahi Kasei），以及材料供應商（Solvay、Umicore等）。根據Yole Développement的市場預測，固態電池的大規模量產將始於2022年，到2025年預計市場佔有率將接近鋰離子電池的1%。這或許也解釋了為什麼設備製造商對此顯得興趣不大，隨著大型固態電池製造產能的建設完成，這種情況或許會發生改變。
按類型細分的固態電池相關廠商或機構
本報告涉及的部分公司：A123 Systems, Asahi Kasei, Blue Solutions, BMW, Bolloré, Bosch, BrightVolt, CATL, CEA, China Dynamics, Continental, Delf University of Technology, DongshiKingpower Science and Technology Ltd, Forge Nano, Fraunhofer ISC, GS Yuasa, Hitachi Zosen, Hydro Québec, Idemitsu Kosan, Ilika, IMEC, Ionic Materials, Johnson Battery Technologies, Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), Kalptree, Kuraray, LG Chem, Manz, NEI Corporation, Nissan, Panasonic, Pathion, PSA Peugot Citroën, Quantumscape, Renault, Saft, Samsung SDI, Sakti3, Siemens, Solid Energy, Solid Power, Solvay, Tokyo Institute of Technology, Toray, Toshiba, Toyota, Umicore, University of Bath, University of Münster, University of Oxford, Volkswagen...
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