在于重庆举办的第十六届国际电池技术交流会中，全球新能源电池龙头宁德时代首席科学家吴凯在《车用全固态电池研发及产业化进展》演讲中表示，全固态电池的成熟度指标，若用1-9数字表示，宁德时代目前的成熟度在4的水平，目标到2027年到7-8的水平。
“2027年，宁德时代全固态电池小批量生产机会很大，但受成本等因素制约，大规模生产尚不能实现。”吴凯表示。
今年以来，全固态电池不断掀起热议，而此次重庆国际电池技术交流会，也专门开设了全固态电池技术讨论专场，会场中座无虚席，不少人席地而坐，足以显示市场和公众对这一崭新电池技术的关注。
“十余年来，我国动力电池行业已在核心技术、市场规模、成本价格方面取得先发优势。但是我们也注意到消费者对动力电池还有这更高的要求和期待，寻找高能量密度和高安全兼得的动力电池是我们的主要研发方向，也是一项长期的工作。在各条技术路线上，全固态电池具有巨大的潜力，是下一代动力电池重要发展方向。”在演讲中，吴凯表示。
从国家层面上来看，中国、美国、日本、韩国、欧盟均出台相关发展规划和战略，各国重兵投入，其本质是希望能够在全固态电池技术上率先取得突破，来改变目前动力电池的市场格局。
从产业链布局来看，上游基础材料及设备，中游全固态电池研发和制造，下游应用，我国企业参与的最多，产业链上企业都很有热情，但是我们也要清醒的看到，海外企业在全固态电池专利布局上具有一定优势，需要尽快迎头赶上。
在吴凯看来，全固态电池之所以吸引了全世界的投入，其核心价值在于其能够在安全底座保证的前提下较大幅度的提升能量密度，帮助动力电池在应用中有明显改善，而其他体系要达到这样的效果比较困难。
据介绍，世界范围内的研究，对固态电池按照电解质区分，主要是3个路线，聚合物、氧化物和硫化物。理想的电解质需要拥有较好的离子电导率，对高电压正极、锂金属负极有较好的电化学稳定性，并且制造安全和便捷，当然也要兼顾成本的可负担性。
吴凯认为，目前来看，解决方案进展比较快的硫化物路线，率先量产的可行性较大。但他也承认，目前我们所研究的路线中，没有一种电解质十全十美，比如聚合物电解质的离子电导率和氧化稳定性都较差，氧化物电解质太坚硬，会导致刚性界面接触问题。硫化物电解质容易与空气中的水产生有毒气体，制备工艺复杂且成本较高。当然在各国科学家的努力下，各个路线都有一些针对性的技术出来。
全固态电池需要解决四大层面问题
今年1月，欧阳明高院士表示，全固态电池市占份额替代1%，就已具有突破性意义。
“我们也一直在向着这个方向努力。我们认为要实现这个目标，要率先解决四大问题。“吴凯说。
第一是固固界面的问题。正极材料与电解质之间固固界面接触不充分，阻碍离子传输；负极在充放电过程体积膨胀大，导致固-固界面的动态损伤，难以修复，持续恶化固-固界面。公众号动力电池bms 这些都严重影响全固态电池的循环寿命和倍率性能。
第二是锂金属负极的应用问题，使用锂金属负极可以使全固态电池能量密度高的优势充分发挥。但是锂金属的高活性和其表面钝化层的锂离子扩散能垒较高，会促进锂枝晶的形成，枝晶会引发短路并造成电池失效，我们需要充分了解固态枝晶形成与生长的机理，并加以克服。
第三是针对最有希望的硫化物电解质路线，硫化物电解质在空气中不稳定的主要原因是容易发生化学反应， 电解质在空气中水分子的作用下会发生水解生成有毒的H2S气体，在水解的过程中电解质结构还会发生坍塌， 离子电导率急剧下降。另外硫化物电解质的合成成本问题，其原材料硫化锂价格高，而制备这些原材料的特殊工艺也增加了成本负担。这些都将是全固态电池推广中的障碍。
第四是全固态电池的生产难题，极片制造工艺不成熟，湿法工艺的核心是粘接剂与溶剂选取，如果溶剂与电解质化学不兼容，可能降低电解质的离子电导率。干法工艺存在膜片分散性、均匀性挑战。在电芯致密化成型过程中，电芯内部存在孔隙缺陷，致密度低会降低固态电池性能发挥，极片边缘受压导致搭接短路等问题也需要解决。
宁德时代已经建立10Ah级全固态电池验证平台，3年后真正量产
据吴凯介绍，宁德时代针对固态电池已经有十余年的研发积累，目前我们组建了一支近千人的全固态电池研发团队，也取得了一些进展和经验。
针对正极的界面问题，宁德时代研发了单晶正极多层级全包覆技术，第一层无机氧化物包覆层可以抑制界面副反应，第二层固体电解质包覆层，提升界面离子扩散。多层设计可以大幅提升界面结构稳定性，目前高面容三元正极克容量可达230mAh/g。我们还研发了多功能复合粘结剂，帮助稳定极片导电网络。复合正极可以实现6000次循环。
针对锂金属负极使用时候的锂枝晶问题，宁德时代认为相变自填充技术是可行方案，相变介质可通过改变其固/液物理状态灵活修复固态电解质缺陷，达到增强电解质结构，抑制锂枝晶的效果，锂金属临界电流密度有效提升至20mA/cm2。我们通过引入合金金属改变界面层的亲锂性，可以诱导锂金属均匀沉积到表面。同时优化锂金属负极的多相导锂界面，构筑界面离子传输“高速公路”，使锂金属负极循环平均库伦效率>99.9%。
针对硫化物电解质的环境稳定性问题，宁德时代开发表面疏水层可逆包覆技术，实现高空气稳定性电解质的制备，包覆后电解质可在-40℃露点环境稳定，包覆层还可以在电池制备过程中除掉，并且几乎不影响电解质材料的性能。同时我们也在开发新型合成路线和低含锂量材料，目前电解质的价格，1公斤都在5万以上，新的合成方案可以降低量产成本。
针对制造工艺的难点，宁德时代打通了干/湿法极片制备和电芯一体化成型工艺方案，创新了高柔性核壳结构粘结剂、纤维化过程量化控制技术、超薄电解质转印技术、等静压一体成型技术等，已经建立10Ah级全固态电池验证平台。
“全固态电池的研发和量产是一项非常艰巨的工作，我们为此也是集聚了各方力量，广泛的与产业链上的各方、高校等开展联合攻关。从全固态电池的技术成熟度和制造成熟度来看，有望在未来3年逐步进入成熟期，真正开启量产化进程。”吴凯说。
什么是全固态电池？
一般情况下，全固态电池不使用液体电解质。因此，它们被认为是安全、可靠和长寿命的电池。在下一代全固态电池中，麦克赛尔致力于硫化物基全固态锂离子电池的开发和量产，具有高产量、高容量的特点*1，利用电池的设计、开发和生产技术，这是我们业务的基础。
下面对等待实际应用的全固态电池进行详细说明。
不使用液体电解质的充电电池
自 1800 年左右发明伏特电池以来，化学电池的基础就是通过将两种金属结合在一起来获得高电压电池的反复试验而形成的。
19 世纪电池传入日本后，日本人自己组装电池。当时的电池存在液态电解质泄漏的问题。"干电池 "解决了这一问题，并在世界各地得到发展。日本发明了一种使用碳棒的独特干电池结构。这就是今天的干电池结构，它引起了全世界的关注。
正因如此，日本成为世界电池开发和制造的主要基地之一。
尽管从过去到现在，已经出现了各种类型的化学电池。为什么需要全固态电池？
化学电池将化学能转化为电能，它主要由正极、负极和电解液三部分组成。在这些化学电池中，一次性电池被归类为 "一次电池"，而可重复充电和使用的电池被归类为 "充电电池"。通常，这两种电池都采用液体作为电解质。
不同类型的电池使用不同的液态电解质，如点燃风险较低的水性电解质或含有易燃有机溶剂的电解质等。
"锂离子电池 "是我们最熟悉的充电电池。
锂离子电池的主要组成部分是正负极、分隔正负极的隔膜和液态电解液。正极使用含锂的金属化合物，负极使用可储存锂离子的石墨。锂离子和电子在正负电极之间来回移动，从而储存（充电）和释放（放电）能量。
锂离子电池可以被微型化，通常能在-20到+60℃的宽温度范围内放电电流。这些电池在经历了多次充放电循环后不会急剧恶化，同时能够在高电压下承载大电流，因此能够在各种环境中反复驱动移动设备和电动车辆很长时间。
然而，这种便利的锂离子电池也有一个弱点。由于电解质中含有易燃的有机溶剂，根据电池的使用条件，可能导致危险情况，如引发点火、产生烟雾或发热。
如果用固体电解质代替液体电解质，可能解决这个问题。最早商业化的使用固体电解质的电池是用于心脏起搏器的碘化锂电池。通过使用固体电解质，可以确保高安全性和长期可靠性。这种电池因其安全性而适合植入体内使用；然而，应用范围一直受到限制。因此，通过使用固体电解质的全固态电池，可以构建具有卓越安全性的电池，进一步改善可充电锂离子电池的性能问题，如电池寿命和耐高温性能超过+100℃。
全固态电池的优势
将正在开发的硫化物基全固态电池与已在日本发布的氧化物基全固态电池进行比较，每种电池都有其优点和缺点。各个电池制造商正在基于大规模生产和预期应用开发不同类型的全固态电池。
正在开发具有大规模生产、高输出和高容量的硫化物基全固态电池∗1，其制造过程不需要像氧化物基全固态电池制造过程中那样进行高温烧结。
此外，全固态电池采用（在各种硫化物固体电解质中选择的）透闪石型固体电解质，这对于平衡大规模生产、稳定性、离子导电性和成型性都非常优秀。使用这种电解质，由于反复充放电或长期储存导致的电阻增加得到了抑制，我们成功地提高了在长周期或长期储存后在高负载下的放电容量，相比使用液体电解质的现有电池而言。
高输出和高容量：尽管是全固态电池，但具有相当于Maxell硬币型锂离子可充电电池（937型号）额定容量8毫安时和最大放电电流20毫安的特性。
高性能：具有高耐热性、长寿命和高安全性。
高可靠性：在过放储存测试中与Maxell的液态硬币型锂离子可充电电池进行比较的结果基础上。
安全性：在各种安全测试中，如+350℃加热、钉子穿刺和外部短路，均未发生点火或产生烟雾。
长寿命：从加速因子计算得出的预测寿命达到20年级别，相比于一般电子元件（例如绝缘部件）的5年寿命较长。
高耐热性：能够在高达+125℃的温度下放电。与一般锂离子电池相比，具有较高的耐热性。
