最近中日美三國政府提出的動力電池的發(fā)展目標(biāo)，從技術(shù)的指標(biāo)上，核心指標(biāo)是能量密度，越提越高，從 300 瓦時每公斤，一直到 500 瓦時每公斤，包括美國 DOE 還有中國的重點專項，納米材料、基因組都提出了很高的指標(biāo)要求。

怎么樣實現(xiàn)這些超高能量密度的指標(biāo)，同時還要兼顧動力電池使用時的安全性、壽命、成本，這是擺在很多研發(fā)人員面前的問題。

從技術(shù)分析的角度，目前主要的動力電池還是正極材料匹配人造石墨這一類的負(fù)極材料，接下來提高能量密度，很可能要把硅負(fù)極引入，體積膨脹是很難解決的問題，接下來是把硅負(fù)極用金屬鋰替代，1972 年研發(fā)到現(xiàn)在，歷時 50 多年，有非常多的挑戰(zhàn)，關(guān)鍵的幾個問題是目前大多數(shù)的研發(fā)還是在有機的溶劑中，在有機溶劑中第一個問題是它不像石墨負(fù)極鋰進和出，是非均勻的析出。第二是自發(fā)和電解液發(fā)生反映，體積變化也比較大。逐步導(dǎo)致鋰離子電池 VCR 膜也不能穩(wěn)定存在，安全性、自放電等方面還不能滿足需求，非常多的企業(yè)和研發(fā)團隊把希望寄托在全固態(tài)鋰電方面。固態(tài)電池和業(yè)態(tài)電池在微觀上也是三層結(jié)構(gòu)，只是把現(xiàn)在的隔膜電解液替換為固態(tài)電解質(zhì)，這是典型的照片，沒有太本質(zhì)的區(qū)別，核心是有可能負(fù)極使用了金屬鋰，在這種情況下，在正極這一側(cè)，原來的液體可以充分浸潤正極顆粒，在正極側(cè)接觸，這是難度非常大的。從大家預(yù)期的優(yōu)點上，如果使用了金屬鋰，現(xiàn)在容易燃燒和爆炸的液態(tài)電解質(zhì)，另外使用壽命等等都會延長，模塊配置等都是大家期望的，在實踐中這些數(shù)據(jù)有待進一步的檢驗，在 2007 年的時候，日本的 NEDO 在 2008 年公布了這樣的路線圖，在他們看來在遠(yuǎn)期的 2030 年，很多的電池形態(tài)是以全固態(tài)形式出現(xiàn)，包括金屬鋰、鋰硫和鋰空氣電池，這些路線在不斷修改中，但是大體是提高安全性的策略，就是固態(tài)化。

2016 年，美國 APER 的兩千萬美元的項目，全部支持各類固體電解質(zhì)的開發(fā)，以及固體電解質(zhì)的制造技術(shù)，現(xiàn)在在中國，在過去兩三年的推動下，從事固態(tài)電池開發(fā)的團隊非常多，展示的單位不多，具備能力開發(fā)的小團隊，從南到北非常多的研發(fā)團隊為主。

目前總體而言，全固態(tài)鋰電池開發(fā)面臨四個挑戰(zhàn)，一個是在電極層面，怎么樣滿足正負(fù)極課題和固體電解質(zhì)的離子傳輸，特別是循環(huán)過程中，第二是循環(huán)過程中正負(fù)極材料不能像液體那樣保持非常好的接觸。還有金屬鋰電極的體積變化還有鋰固體的變化。

接下來介紹一下，2013 年中科院決定采取納米先導(dǎo)專項。這里提出要做長續(xù)航的動力電池，通過提升能量密度來延長電動汽車的續(xù)駛里程，提出了 300 瓦時每公斤的指標(biāo)，跟現(xiàn)在國家的任務(wù)是一致的。在這里包括第三代鋰離子電池技術(shù)，包括現(xiàn)一代度固態(tài)電池，鋰硫和鋰空電池，包括 12 家科研單位，24 個 PI，400 人，一直在動態(tài)的管理中。

再簡單地說一下整個先導(dǎo)項目取得的進展，在樣品的層面研制了一些高能量密度的鋰離子、鋰空、鋰硫，還打造了高水平的診斷分析平臺，金屬鋰表面引入無機的磷酸鋰做這個事情，提高它的穩(wěn)定性，這是由化學(xué)所的郭博士做的。他們最近開發(fā)了聚醚丙烯酸脂這是一個非常重要的突破。