7.3、硫化物全固態電池大規模生產
全電池的放大生產可以采取自支撐裝配和電極支撐裝配兩種方案，其面臨的挑戰主要包括：1）生產環境的控制，目前仍要求生產環境為惰性氛圍，如何將其降低到干房環境是一大挑戰；2）高效、高質量的加壓方式探索；3）相關量產設備的缺失。
圖19 自支撐和正極支撐的全固態電池裝配方案說明
根據幾家代表公司的路線圖和生產計劃，硫化物基ASSB的大規模生產將分兩個階段進行，第一階段(2024-2027年)將推出采用傳統NCM正極和石墨/硅負極的第一代ASSB，電池能量密度達到300-400 Wh·kg?1。第二代ASSB將在2030年左右實現商業化，同時應用新一代正極(如富鋰和高壓正極)、負極(如高硅負極、鋰金屬負極和無負極設計)和超薄SE膜，以及雙極板等新型電池設計，能量密度將超過450 Wh·kg-1和1000 Wh·L-1。
圖20 代表公司的硫化物基ASSB生產計劃
7.4、總結與展望
本文總結了硫化物基ASSB的關鍵挑戰，包括材料不穩定性、界面失效、復合電極內的輸運和機械問題，以及電池性能評價、大規模生產工藝等層面，重點介紹了在相關問題基礎理解和解決方案方面的最新進展和未來機遇，旨在全面概述實用化硫化物ASSB的研究和開發。
在關鍵材料層面，硫化物固態電解質及其薄膜的低成本、批量制備目前仍有待突破，硫化物的空氣穩定性和電化學穩定性有待進一步提升；正極材料的主要挑戰為納米級均質包覆；硅碳負極在全固態電池中應用的研究和解決方案偏少，挑戰和創新空間都很大。
在電極-固態電解質界面層面，可將第一性原理計算與先進的表征技術相結合，并進行定量的電化學分析和建模，以了解復雜界面問題的本質，解耦各個界面問題的影響。
在復合電極層面，復合電極的離子/電子輸運問題需要結合模擬仿真及電化學測量技術來開展定量研究，進而探索如何提升電極倍率性能；復合電極機械問題尚缺乏定量研究，如何實現全固態電池低壓制備及長壽命運行是一大挑戰。
在單體電芯層面，單體電芯的動力性和耐久性可以通過界面、電極問題的解決得到改善，安全性仍需要開展全面的評估。
在全固態電池規模生產方面，面臨的挑戰包括生產環境的控制，高效、高質量的加壓方式探索和相關放大設備的缺失。
最后，由于電池研究和生產的跨學科/跨行業特性，單一的科研單位或者企業很難獨立完成全固態電池的全鏈條突破，作者呼吁全球范圍內高校/研究機構、電芯/設備/汽車制造商、材料供應商等各界開展深度合作，共同努力，加速下一代固態動力電池技術的發展。
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