10月9日，諾貝爾化學獎授予鋰電池的三位發(fā)明者，美國科學家約翰·古迪納夫（John Goodenough），美國科學家斯坦利·威廷漢（Stanley Whittingham）以及日本科學家吉野彰（Akira Yoshino）三人分享該獎項。

現(xiàn)年97歲的古迪納夫是公認的“鋰電池之父”，他的發(fā)明使得鋰電池體積更小、容積更大、使用方式更穩(wěn)定，從而實現(xiàn)商業(yè)化，同時開啟了電子設備便攜化進程。

古迪納夫是著名固體物理學家。97歲高齡的古迪納夫獲獎也刷新了諾貝爾獎的獲獎年齡紀錄。目前古迪納夫仍在美國德州大學奧斯汀分校，機械工程系教授，他還是鈷酸鋰、錳酸鋰和磷酸鐵鋰正極材料的發(fā)明人，通過研究化學、結(jié)構以及固體電子和離子性質(zhì)之間的關系來設計新材料解決材料科學問題。

英國-美國化學家威廷漢目前是紐約州立大學賓漢姆頓大學的化學教授和材料研究所以及材料科學與工程專業(yè)的主任。

日本化學家吉野彰教授是現(xiàn)代鋰離子電池（LIB）的發(fā)明者，他現(xiàn)在還擔任旭化成研究員。

隨著科學技術的進步，液態(tài)鋰電池的安全性已經(jīng)不能很好的滿足人們安全使用鋰電池的基本要求，而偉大的科學家們在不斷的努力和突破中發(fā)明了安全性和更高效的固態(tài)鋰電池，雖然鋰電池技術已經(jīng)很成熟了，但是在固態(tài)鋰電池技術對于人們來說還是比較新的領域，所以在固態(tài)鋰電池的研究和未來的應用方面存在著很多問題，雖然存在著不少問題，但是固態(tài)鋰電池仍將是科學家在鋰電池探索上的主要方向。

選擇固態(tài)鋰電池的原因與技術發(fā)展瓶頸

固態(tài)鋰電池的特性決定了其使用上優(yōu)于當前廣泛使用的液態(tài)鋰電池。

首先，固態(tài)鋰電池不燃燒，可以根除安全隱患，固態(tài)鋰電池是采用固態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池，固態(tài)電解質(zhì)不可燃燒，極大提高電池安全性。固態(tài)鋰電池具有不可燃、耐高溫、無腐蝕、不揮發(fā)的特性，避免了傳統(tǒng)鋰離子電池中的電解液泄露、電極短路等現(xiàn)象，降低了電池組對于溫度的敏感性，根除安全隱患。

其次，固態(tài)鋰電池兼容高容量正負極與，推動能量密度大飛躍。固態(tài)鋰電池擁有更寬的電化學窗口，更易搭載高電壓正極材料。固態(tài)電解質(zhì)的電化學窗口更寬，可達到 5 V，更加適應于高電壓型電極材料。同時，其兼容金屬鋰負極，提升能量密度上限，鋰金屬的克容量為 3860mAh/g，約為石墨（372mAh/g）的 10 倍。金屬鋰是自然界電化學勢最低的材料，為-3.04V。讓金屬鋰成為繼石墨與硅負極之后的“最終負極”。

最后，固態(tài)鋰電池擁有輕量化電池系統(tǒng)，固態(tài)鋰電池電芯內(nèi)部不含液體，可實現(xiàn)先串并聯(lián)后 組裝，減少了組裝殼體用料，PACK 設計大幅簡化。在固態(tài)鋰電池減輕系統(tǒng)重量之后，能量密度也會進一步提升。

同時，固態(tài)鋰電池也存在不少技術瓶頸，也是其遲遲不能大范圍應用的關鍵。主要是多個電解質(zhì)性能指標達不到商業(yè)化應用的要求。

固體電解質(zhì)離子電導率低，是阻礙其商業(yè)化應用的主要瓶頸之一。離子電導率的高低直接影響了電池的整體阻抗和 倍率性能，聚合物固體電解質(zhì)的電導率普遍較低。

其次，與有機電解液類似，聚合物電解質(zhì)也存在雙離子（鋰鹽中的陰離子和陽離子）同時傳 導的問題，離子電導率并不全部由鋰離子的遷移來貢獻。對電池循環(huán)和倍率性能起到關鍵作用的是 鋰離子遷移數(shù)量的大小。

再次，固體電極與固體電解質(zhì)界面接觸性差，界面阻抗大是制約固態(tài)鋰電池循環(huán)性能的主要瓶頸之一。目前固體電解質(zhì)與固體電極之間的固/固界面接觸阻抗值是電 解質(zhì)本體阻抗的 10 倍以上，嚴重影響離子的傳輸，導致電池的循環(huán)壽命、倍率性能差。

最后，機械性能的測試主要針對無機固體電解質(zhì)，大部分無機固體電解質(zhì)屬于陶瓷電解 質(zhì)，機械性能相對較差，較脆易碎。

固態(tài)鋰電池現(xiàn)狀及發(fā)展

現(xiàn)階段固態(tài)鋰電池量產(chǎn)產(chǎn)品很少，產(chǎn)業(yè)化進程仍處于早期。唯一實現(xiàn)動力電池領域量產(chǎn)的 博洛雷公司產(chǎn)品能量密度僅為 100Wh/kg，對比傳統(tǒng)鋰電尚未具備競爭優(yōu)勢。

從海外各家企業(yè)實驗與中試產(chǎn)品來看，固態(tài)鋰電池能量密度優(yōu)勢已開始凸顯， 明顯超過現(xiàn)有鋰電水平。在我國，固態(tài)鋰電的基礎研究起步較早，在“六五”和“七五”期間，中科院就將固態(tài)鋰 電和快離子導體列為重點課題，此外，北京大學、中國電子科技集團天津 18 所等院所也立項進行了固態(tài)鋰電電解質(zhì) 的研究，并在此領域取得了不錯的進展。未來，隨著產(chǎn)業(yè)投入逐漸加大，產(chǎn)品性能提升的步伐也望加速。

搶占固態(tài)電池風口的大型企業(yè)

贛鋒鋰業(yè)：2017 年，贛鋒鋰業(yè)通過引進中科院寧波材料所的許曉雄團隊，正式切入到固態(tài)鋰電池板塊。2017 年 12 月，贛鋒鋰業(yè)公告稱，擬以不超過 2.5 億元投資建設第一代固態(tài)鋰電池研發(fā)中試生產(chǎn)線，規(guī)模在億瓦時級以上，6 億 瓦時的動力電池生產(chǎn)線未來著重跟固態(tài)鋰電池做匹配。2018 年 7 月 30 日，公司全資子公司浙江鋒鋰完成了第一代固 態(tài)鋰電池研發(fā)中試線項目的第一期業(yè)績考核指標。

寧德時代：寧德時代主要在聚合物和硫化物基固態(tài)鋰電池方向分別開展了相關的研發(fā)工作，并取得了初步進展，聚合物固態(tài)鋰金 屬電池方面，寧德時代基于對電池的導電、加工性能的改進，設計制作了容量為 325 毫安時的聚合物電芯，循環(huán) 300 圈以上，容量保持率達到 82％。硫化物固態(tài)鋰電池方面，寧德時代通過對鈷酸鋰正極材料進行表面修飾，包覆改性后， 改善了正極和固態(tài)電解質(zhì)的界面相容性，并開發(fā)出混合工藝，提高了硫化物在空氣中的穩(wěn)定性，為電池制造成本降 低提供可能。

珈偉股份：公司加快生產(chǎn)類固態(tài)快充電池產(chǎn)品。2016 年 11 月，珈偉股份在滬舉辦全球首例固態(tài)鋰電池與快充鋰電 池產(chǎn)品發(fā)布會，演示了新產(chǎn)品性能。2018 年 4 月，珈偉股份控股子公司珈偉龍能的固態(tài)儲能科技公司正式投產(chǎn)試運 行。公司產(chǎn)品具備高安全性能，在展示會上被三枚鐵釘深深擊穿后，仍可正常工作。

天齊鋰業(yè)：公司香港全資子公司使用自有資金 1250 萬美元參與了對固態(tài)鋰電池企業(yè) SolidEnergy System 的“C 輪優(yōu)先 股”融資，投資后持股比例為 11．72％。

原標題:諾獎化學獎讓鋰電池走上神壇 大企業(yè)已搶占固態(tài)鋰電池風口！