隨著現(xiàn)有液態(tài)鋰離子電池能量密度接近理論極限，固態(tài)電池作為高能量密度、高安全性的新一代電池技術(shù)備受關(guān)注。在政府支持和市場需求的推動下，固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進程加快。

北京純鋰新能源發(fā)展科技有限公司進行研發(fā)產(chǎn)品生產(chǎn)以及國內(nèi)首條全固態(tài)鋰電池量產(chǎn)線投產(chǎn)，太藍新能源的無隔膜半固態(tài)電池規(guī)?；苽浞椒夹g(shù)經(jīng)鑒定達到提高國際社會先進文化水平，寧德時代特征表示將在2027年小批量生產(chǎn)全固態(tài)電池……電池制造一個企業(yè)加緊研發(fā)步伐。

新能源汽車制造商也在加大努力，奇瑞(Chery)宣布，其全固態(tài)電池的續(xù)航里程將很快達到1500公里，上汽集團(SAIC Motor Corp)計劃在2026年大規(guī)模生產(chǎn)全固態(tài)電池，到2027年也將大規(guī)模生產(chǎn)新型全固態(tài)電池汽車，而大眾(Volkswagen)、寶馬(BMW)和豐田(Toyota)等國際汽車制造商也在積極開發(fā)固態(tài)電池，預(yù)計將在2025年至2027年間大規(guī)模生產(chǎn)。

產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展企業(yè)摩拳擦掌，固態(tài)電池成為了中國新能源汽車行業(yè)的風(fēng)口。

比拼綜合性能

與占據(jù)動力電池主要市場的鋰電池相比，固態(tài)電池的優(yōu)勢非常明顯。

傳統(tǒng)的液態(tài)鋰電池主要由四個關(guān)鍵元件組成: 正極、負(fù)極、電解質(zhì)和隔膜。鋰電池一旦受到水、高溫等條件的沖擊，就可能引起燃燒、爆炸。

固態(tài)電池以固態(tài)電解質(zhì)取代傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池的液態(tài)電解質(zhì)和隔膜，并采用全新的正負(fù)極材料，從根本上解決了提高液態(tài)鋰離子電池能量密度和安全性的瓶頸。

一般來說，固態(tài)電池可以在較小的體積內(nèi)具有安全性高、能量密度高、充放電速度快、循環(huán)壽命長、對溫度適應(yīng)性強等優(yōu)點。在新能源汽車、航空航天、儲能、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域具有很高的應(yīng)用價值。

據(jù)了解，根據(jù)這些電解質(zhì)液含量進行不同，電池系統(tǒng)可分為傳統(tǒng)液態(tài)、半固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)和全固態(tài)四大類。其中半固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)和全固態(tài)化學(xué)電池統(tǒng)稱為一個固態(tài)金屬電池。電解液成分含量占電池10％左右的叫半固態(tài)，1％左右的叫準(zhǔn)固態(tài)，0％就是一種全固態(tài)。

全固態(tài)電池具有高能量密度、遠距離、低溫和安全等優(yōu)點，被視為未來動力電池市場的破壞性創(chuàng)新，也是下一代電池的首選之一。固體電池完全不使用液體或凝膠電解質(zhì)，而是使用固體電解質(zhì)作為離子導(dǎo)電介質(zhì)，同時也為傳統(tǒng)液體電池實現(xiàn)更高的能量密度和更長的循環(huán)壽命提供了可能。

《真鋰研究》副主編于小龍告訴中國城市報記者，目前固態(tài)電池根據(jù)電解液的不同，主要分為聚合物、氧化物、硫化物三種主要技術(shù)路線，以及鹵化物等路線。具體來說，聚合物電解質(zhì)具有安全性高、重量輕、容量大的優(yōu)點，但難以大幅提高離子電導(dǎo)率；氧化物電解質(zhì)具有良好的空氣穩(wěn)定性，但其離子導(dǎo)電性不如硫化物電解質(zhì)。硫化物電解質(zhì)具有較高的離子電導(dǎo)率，良好的高溫性能和安全性能，但化學(xué)穩(wěn)定性相對較差；鹵化物技術(shù)具有耐電壓高、能量密度高、運行穩(wěn)定等優(yōu)點，但離子電導(dǎo)率低、成本高、電池倍率性能差。

“一般來說，每種技術(shù)都有其優(yōu)缺點，最終的戰(zhàn)斗是性能之間的較量。目前，各項技術(shù)路線都在不斷推進。尤其值得注意的是，硫化物路線更接近真正的全固態(tài)電池，并被視為固態(tài)電池的一個重要發(fā)展方向。

它仍然是一塊“硬骨頭”

雖然全固態(tài)電池在理論上具有很多優(yōu)勢，但是在實現(xiàn)商品化的過程中仍然存在許多障礙，如固態(tài)電解質(zhì)成本高、制備工藝復(fù)雜、界面電阻大等。

中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授、新能源動力系統(tǒng)與交通電氣化專家高認(rèn)為，從技術(shù)研發(fā)節(jié)點看，2025-2030年，全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)將重點攻關(guān)固態(tài)電解質(zhì)；2030-2035年，重點攻關(guān)高容量復(fù)合負(fù)極；2035-2040年，重點攻關(guān)高容量復(fù)合正極。

今年9月，電池發(fā)展龍頭公司企業(yè)寧德經(jīng)濟時代董事長曾毓群在2024世界第一動力汽車電池大會上透露，全固態(tài)電池管理行業(yè)進行研發(fā)能力水平還不高，如果以1—9分為固態(tài)電池的技術(shù)和制造成熟度打分，寧德時代要求自己的研發(fā)人員也就沒有處于TRL（技術(shù)研究成熟度）4分的水平，即技術(shù)已經(jīng)定型的階段，計劃到2027年提升至7—8分的水平，屆時可能可以實現(xiàn)小批量產(chǎn)品生產(chǎn)。

目前，以低空經(jīng)濟為先導(dǎo)的新航道為固態(tài)電池的發(fā)展開辟了空間。特別是電動垂直起降飛機(EVTOL-RRB) ，需要更高的能量密度、安全性、快速充電和更長的電池壽命，固態(tài)電池成為其更好的動力源。

在新能源汽車方面，無論是車企還是消費者，都在期待能量密度更高的全固態(tài)電池的到來，以解決“里程焦慮”、安全性低、充電效率低、使用壽命短等痛點。中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，今年上半年，半固態(tài)電池的裝載量達到2.2GWh，市場已初具規(guī)模。

根據(jù)國信證券預(yù)測，2025年全球固態(tài)電池需求為17.3兆瓦時，到2030年預(yù)計將超過200兆瓦時，2025-2030年復(fù)合增長率可能達到65.8% 。

“用全固態(tài)電池的理論預(yù)期來講述半固態(tài)電池的資本故事，有點像在酒里‘摻水’。半固態(tài)電池即使量產(chǎn)，也還遠遠不能支撐大規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用。沒有利潤支撐預(yù)期，更多的就剩下炒作?！坝谛↓堈f，在行業(yè)需求的引導(dǎo)下，許多企業(yè)偷換概念進行營銷。實際上，國內(nèi)已經(jīng)達到量產(chǎn)規(guī)模的固態(tài)電池都是“半固態(tài)電池”。由于成本高、技術(shù)難度大，全固態(tài)電池的研發(fā)和商業(yè)化仍然是一塊“硬骨頭”。

用市場檢驗技術(shù)

2020年10月，在工業(yè)和信息化部第一處的指導(dǎo)下，中國汽車工程研究院編制了節(jié)能和新能源汽車2.0技術(shù)路線，規(guī)定到2025年和2030年，動力電池單體的能量密度將分別達到400瓦時/千克和500瓦時/千克。目前，液態(tài)鋰電池的能量密度很難達到300瓦時/千克以上。因此，高能量密度的固態(tài)電池已經(jīng)成為發(fā)展的焦點。

固態(tài)電池是電池領(lǐng)域新品質(zhì)生產(chǎn)力的代表。近年來，固態(tài)電池的研發(fā)得到了國家政策和地方政府的大力支持。今年6月，工信部發(fā)布的《2024年汽車標(biāo)準(zhǔn)化工作要點》提出，支持圍繞固態(tài)電池等新領(lǐng)域的新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式創(chuàng)新發(fā)展。

據(jù)了解，今年我國發(fā)展計劃經(jīng)濟投入約60億元用于全固態(tài)電池研發(fā)，鼓勵中小企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)全固態(tài)電池管理相關(guān)信息技術(shù)，包括寧德時代、比亞迪、一汽、上汽、衛(wèi)藍新能源和吉利共6家企業(yè)可以獲得國家政府會計基礎(chǔ)研發(fā)資金支持。

全固態(tài)電池的概念燃起了熊熊大火，資本市場蜂擁而至。余表示，這對固態(tài)電池行業(yè)來說喜憂參半。

「好消息是股市暴漲，更多資金涌向行業(yè)，有利于技術(shù)研發(fā)；令人擔(dān)憂的是，一些良莠不齊的企業(yè)一哄而上，越往上倒越慘。畢竟目前的固態(tài)電池技術(shù)還沒有發(fā)展到市場預(yù)期的狀態(tài)?！庇谛↓?zhí)寡裕姵匦袠I(yè)和整車企業(yè)都需要用市場來檢驗技術(shù)。發(fā)展路線是率先量產(chǎn)半固態(tài)電池，逐漸減少電解液用量直至不用，最后過渡到準(zhǔn)固態(tài)再到全固態(tài)。

截至5月，國家知識產(chǎn)權(quán)局的關(guān)鍵技術(shù)專利申請固態(tài)電池為20798項，其中中國專利申請20237640項，占36.7% 。過去五年，我國的全球固態(tài)電池專利申請年均增長率為20.8% ，居世界首位。

高表示，固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化不僅關(guān)系到技術(shù)的突破，還關(guān)系到國家在全球新能源市場的競爭力。固態(tài)電池將是對現(xiàn)有電池技術(shù)的進一步優(yōu)化，而不是簡單的替代。希望通過持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新和政策支持，確保中國在該領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。