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隨著中國智能電動車的滲透率邁過40%的分水嶺，汽車行業的動能轉換拐點無限靠近，競爭愈發激烈、同質化愈發嚴重的中國新能源車企正在加速尋找差異化立足點。

 

繼800V、超快充、城市導航輔助駕駛爭先“上車”以后，行業需要新的故事來提振士氣，作為沒有明顯短板、充電速度快、安全性高、續航里程長、被視為電池“終極技術”的固態電池被推到了臺前。

 

近日，蔚來宣布150kWh半固態電池包量產下線；上汽集團旗下智己汽車宣布全球首次量產上車“超快充固態電池”；廣汽集團宣布完成大容量全固態電池電芯研發，將在2026年率先在旗下新能源品牌昊鉑上量產搭載。

 

除了車企外，動力電池廠商、科研院所也紛紛下場宣布固態電池技術的最新進展：中國科學院青島生物能源與過程研究所先進儲能材料與技術研究團隊宣布解決了制約硫化物全固態電池疊層工藝的關鍵痛點和技術瓶頸；寧德時代近日在互動平臺透露“公司非常重視固態電池，已經進行了多年的布局，最近加大了很多投入，在固態電池領域處于行業領先地位”……

 

固態電池的消息一波接著一波，量產上車、超長續航、相關概念股一度出現漲停潮。但固態電池真的來了嗎？

 

多位業內人士告訴21世紀經濟報道記者，從嚴格意義上講，目前市場上搭載的固態電池多是半固態電池，仍需要加入傳統的液態電解質，與當前常規液態鋰離子電池并無本質的差異，稱其為半固態電池或準固態電池更加準確。

 

需要注意的是，全固態電池已成為全球動力電池領域競爭的技術高地，中國、日韓、美國均將其作為下一代電池技術的制勝點，試圖搶占先機獲得一定的競爭優勢，成為“未來的寧德時代”。

 

然而，量產固態電池成本高、難度大，部分基礎技術、生產工藝等問題仍未解決，短期內難以實現規模化應用，行業普遍認為固態電池產業化時間集中在2027年～2030年。

 

“全固態電池開發難度巨大，需要在高性能全固態電解質及正負極材料，創新極片及電芯設計，高速連續化制造工藝及裝備以及系統集成設計等領域開展技術攻關。”廣汽方面人士對21世紀經濟報道記者表示。

 

顛覆新能源汽車的下一代電池技術？

 

事實上，固態電池和液態電池均是鋰電池的分支，差別主要在于電解質的使用，分別采用固態和液態電解質材料，半固態電池是液態電池和全固態電池的折中方案。

 

與目前行業普遍搭載的液態鋰電池相比，固態電池在能量密度、安全性和工作溫度等方面更具優勢，一定程度上可以提高電動車的續航里程、減少當前液態鋰電池存在的熱失控和電池燃燒等潛在風險。

 

“為什么要發展全固態電池？第一，通過用固態電解質替代有機電解液，可顯著提高鋰電池的安全性。第二，基于固態電解質的高穩定性，有利于兼容更高電壓的正極材料以及更高比容量的含鋰負極材料，可進一步提升鋰電池的能量密度”。中國電子科技集團第十八研究所研究員肖成偉認為。

 

固態電池的技術路線主要分為三種：氧化物路線、聚合物路線與硫化物路線。其中聚合物是最早實現固態電池裝車測試的技術路線，柔韌性和界面接觸性良好，與現有鋰電池工藝接近，但其劣勢在于室溫下離子電導率（鋰離子在正負極之間游動的速度）低，需要加熱到60℃高溫才能正常工作，但超過200℃又會發生燃燒，很難符合動力電池的安全性要求；氧化物的離子電導率要高于聚合物，但仍不如液態電解質，且還原穩定性略低，正負極固固界面接觸差；硫化物電解質離子電導率高，延展性較好，但化學穩定性差，機械性能差，規模化量產難度較高。

 

目前日韓企業如豐田、三星SDI則押注硫化物，歐洲企業側重聚合物路線，國內電池企業如清陶能源、北京衛藍、贛鋒鋰電、重慶太藍等普遍選擇氧化物路線。

 

紛至沓來的量產上車和落地應用讓2023年火爆一時的固態電池概念再次掀起風暴。

 

去年6月，衛藍新能源宣布將360Wh/kg鋰電池電芯正式交付蔚來汽車；去年底，蔚來創始人李斌直播實測了150kWh（即150度電）電池包行駛距離達1044公里；今年4月，率先搭載行業首個量產上車的“超快充固態電池1.0”的智己L6發布，智己方面稱其將“突破1000公里超長續航”；太藍新能源宣布在“車規級全固態鋰電池”研發方面取得重大進展，制備出實測能量密度達到720Wh/kg的超高能量密度體型化全固態鋰金屬電池；4月9日，廣汽集團官宣實現了全固態電池能量密度達到400Wh/kg以上，較當前量產的液態鋰離子電池體積能量密度提升52%以上，實現超1000公里續航。

 

根據研究機構GGII預測，2024年將是固態電池產業發展的一個重要節點，年內有望實現（半）固態電池的大規模裝載應用，預計全年裝機總量將歷史性突破5GWh大關。

 

“固態電池的安全性好，能量密度高，是電動交通下一代動力電池發展的重要方向。但大多數固態電解質中的離子擴散速率與液態電解質存在數量級差異、固固界面難以始終保持良好接觸、與鋰金屬和高比能電極材料的匹配性等問題需要解決。”有業內人士告訴21世紀經濟報道記者，此外也需要大力度推進固態電池產業化發展，除了應用層面，在源頭的技術研究更重要，可以從源頭上設計更好的電解質，做出性能更好的電池。

 

技術、成本掣肘，產業化前路漫漫

 

值得一提的是，近期關于固態電池上車究竟是創新還是噱頭在業內引起熱議。

 

智己L6上市前將“搭載行業首個量產上車的超快充固態電池”作為重要宣傳點，騰勢汽車總經理趙長江在社交媒體發文稱“這個時候宣傳半固態車用電池的就是在玩文字游戲”，隨后這一發言被刪除。

 

業內認為，智己L6搭載的固態電池采用固態電解質替代了部分液態電解質，提高能量密度進而提高續航里程，從嚴格意義上講是半固態電池，全固態電池不該再使用電解液。

 

這也得到了清陶能源總經理李崢的印證（智己L6搭載的固態電池由上汽集團投資的清陶能源供應），他于近日表示，清陶能源的固態電池產業化分為三步：第一代半固態電池在智己汽車上裝車量產；2025年會開發第二代固態電池；最終實現的第三代固態電池才是全固態電池。

 

“目前中國新能源汽車產業內卷嚴重，各車企宣布固態類電池上車、智能駕駛上車等，甚至進行高管實測，一方面是電池等零部件的先進技術有所進展，另一方面則是為了吸引投資人或消費者而給出的自選動作。”4月15日，車夫咨詢合伙人曹廣平在接受21世紀經濟報道記者采訪時表示。

 

曹廣平認為，以固態類電池來說，各家的技術路線、供應商以及樣品水平并不相同。但總體而言，問題存在于固態類電池的界面阻抗、量產工藝、樣品壽命、能量密度指標以及價格等方面，發展程度有所不同，有的還需要逐漸完善。

 

除了基礎技術、制造工藝、鋰枝晶抑制、固固界面問題等技術難點之外，固態電池落地的另一個核心挑戰是成本高企帶來的量產困難，短期內難以實現規模化應用。

 

華金證券曾做過測算，以蔚來2023年7月上線的150kWh電池包信息測算，其半固態電池成本約為1.7~2.2元/Wh，遠高于同期車用方形三元電芯、鐵鋰電芯均價0.73、0.65元/Wh。截至2024年4月3日，方形三元電芯、鐵鋰電芯均價已降至0.465、0.375元/Wh。

 

即便是更快量產、被視為由液態鋰電池向全固態電池轉型的過渡的半固態電池成本也居高不下。蔚來汽車總裁秦力洪曾在ET7半固態電池測試時表示，150kWh的固態電池包的成本接近一輛蔚來ET5，即超過29萬元。此外，極氪009搭載的首款麒麟電池包也是半固態電池，據悉其電池包價格也“比一輛車還貴”。

 

“固態電池目前雖然有樣品概念的電池，但是真要走向產業化，成本還是相當大，固態電解質的穩定性、表界面的相互作用和系統的集成等方面都有很多挑戰。”中國科學院院士陳軍認為。

 

廣汽埃安電池研發部負責人李進表示，雖然其全固態電池步入從實驗室里走向量產的階段，但仍需2年時間才能上車，即2026年才能完成全固態電池開發，并率先搭載于昊鉑車型。

 

也有觀點認為，固態電池在汽車上率先應用的場景可能在混合動力車型，突破1%替代率的機會就在混動車上。

 

盡管大規模量產全固態電池現在看來仍前路漫漫，但在競爭愈發激烈的當下，車企需要新的故事來提振士氣以及支撐消費者對品牌的信心。

 

廣汽研究院人士告訴21世紀經濟報道記者，借助AI及高通量計算等先進技術，可加快全固態電池的研發進度，加速商業化進程。

 

行業將固態電池產業化時間普遍定在了2027年～2030年，目前全球不少車企對于固態電池“上車”有了較為明確的時間表。

 

大眾表示正在積極研發全固態電池技術，目標是2025年前實現量產；寶馬承諾在2025年前，推出搭載全固態電池的電動汽車原型車，并在2030年前量產；豐田宣布在2027年至2028年實現“全固態電池”的量產實用化，但初期產能不會很高；日產方面稱其全固態電池技術可能讓日產的下一代電動汽車實現質的飛躍，具有“幾乎是現有電池兩倍的能量密度”，并且具有更快的充電性能和更低的成本。

 

在肖成偉看來，理想情形下，2027年全固態電池做到能量密度400Wh/kg、1000次的循環，2C的倍率性能，實現百輛到千輛車級別的示范運營；2030年實現全固態電池和搭載車輛的小規模量產；2035年左右實現全固態電池大規模量產，并實現普遍使用。

 

曹廣平告訴21世紀經濟報道記者，對固態類電池技術或資源的布局，要堅持投技術，測試看效果，發展看趨勢。“目前指標好的產品，趨勢不一定好；目前指標差的產品，趨勢也不一定錯，所以要綜合各方面情況，做2~3種的子技術路線的參與，是相對比較合理的。比如目前國內硫化物的技術路線開始有所抬頭，就要緊跟測試，深度分析，評估結果。既不能失去機會，又要多方把握。”