2023 固态电池开启新“军备竞赛”

这两周，关于固态电池的新闻不少。

日产表示已经成功开发出全固态电池，预计2025年试生产，2028年正式生产一款固态电池的电动汽车；赣锋宣布搭载自家电池的固态纯电SUV将要在今年上市；高乐股份发公告正式量产2GWH固态电池项目......种种消息令人感觉固态电池商业化的脚步越来越近了。

同时，股市固态电池板块大爆发，强势吸睛。珈伟新能、山东章鼓、新纶新材、金龙羽、豪鹏科技等出现涨停，赣锋锂业收涨超6%，翔丰华涨超12%，上海洗霸，短短两周内股价更是上涨近7成。

有人开玩笑地说，固态电池接过ChatGPT的火炬棒成为新的上位者。

“能量悍匪”

为啥固态电池这么火呢。

究其原因，绕不开液态电池的几个不容忽视的瑕疵：第一，安全性没有100%的解决；第二，冬天续航显著下降，严重的里程焦虑；第三，充电耗时，还不能够快充。

固态电池把容易燃烧的液态电解质换为不易燃烧的固态电解质，首先把安全性能提升上来了。

去掉了液体电解质和隔膜，储能空间变大，能量密度的提升也很显著，相比传统锂电池 250Wh/kg 的能量密度，NASA声称其研发的固态电池能量密度已经逼近 500Wh/kg，几乎相当于前者的两倍。同时，工作温度变得更宽了，固态电解质耐热极限都在400℃以上，显著高于液态电池隔膜160℃的耐热极限。

还有一项数据，关于固态电池的续航、快充和使用寿命。美国QuantumScape公司曾公布，他们研发的固态电池未来量产后最高续航达到2000公里，15分钟可以充满80%，使用寿命超过100万公里。

简而言之，战斗力持久，回血快，寿命长。你说，这样强悍的性能表现，谁不心动。

“曲线救国”的半固态

当然地指出，上面部分数据源于实验室，等落实到规模化量产，这个过程还需要很长的时间。

具体是卡在什么地方呢？

一方面，全固态电池还有一些技术难点有待突破。

咱们可以粗略打个比方，把两块冰相碰，它们内部物质的接触程度肯定不如混合两杯水时充分。固态电解质就存在这个问题，它的离子电导率远低于液态电解质，反映在电池上，就是内阻增大、倍率性能变差等。现在的固态电池普遍是高能量密度低倍率的，商用上许多密度360Wh/kg的产品，最大放电倍率只有3C，标称充电倍率好像是1C—1.5C，这样的功率基本上带不动高性能车的发动机。

此外，研究发现固态电池锂枝晶可能会折断，导致“死锂”情况发生，降低电池容量。金属锂循环过程中出现多孔，体积无限膨胀。

另一方面，成本高也是制约全固态电池商业化的因素。有很多人吐槽咱们现在用的液态锂电池贵，可你知道全固态电池的成本价格吗，是它的四倍。

但这也难不倒电池企业。具体解决办法就是在固体之间掺一点液体，通过在全固态电池内部添加部分电解液来改善界面做成半固态电池。这样一来，半固态电池就成为液态电池向全固态电池过渡的产品。

国内的赣锋、清陶能源、蜂巢能源等企业目前推出的产品本质上都是半固态电池。

半固态电池工艺流程跟液态电池还是很接近的，对隔膜、电解液的需要仍然存在，只是一些与固态电解质有关的关键工艺环节，材料和操作方式。但到全固态阶段，将会告别隔膜与电解液环节，逐步取代现有体系。巧合的是，锂电隔膜龙头恩捷股份近日来股价走势较为低迷。

工艺容易操作是半固态电池的一个优点，另外液态电解液减少之后，电池安全也得到改善。但若是从技术角度讲，半固态对于能量密度提升的帮助有限。

固态电解质是核心

决定固态电池性能的核心关键是固态电解质，它们现在有三类——聚合物、氧化物、硫化物。当然，它们各有优劣。

其中，高能聚合物体系还停留在实验室阶段，较少被讨论到。

目前比较主流的是氧化物体系，它的电导率适中，相对便宜，所以发展步调也最快。不过从性能而言，硫化物体系潜力最高，最有可能成为未来商用的终极技术路径。它的离子导电率可以做到液态差不多的水准，并且本身材料比较软，跟负极接触更充分，但是价格贵些，以及生产过程中容易产生硫化氢有毒气体。

国外其实对固态电池的研究起源更早。

日本较早进行布局，期望在固态电池方面实现弯道超车。如丰田，2010-2014年就出现了一波专利申请的热潮，研究方向聚焦在硫化物体系固态电解质。丰田、松下、京都大学、日本理化学研究院等38家汽车、电池、材料企业和科研机构联合，计划到 2030 年前后将固态电池组每千瓦时的成本降至锂电池的 30％。

韩国拥有领先技术的三星 SDI 和 SK电池企业也选择联合研发固态电池。

BBA等欧美车企采取投资 Solid Power、Solid Energy Systems、Ionic Materials 、Quantum Scape 等初创公司的方式，期望从中获得技术储备，谋求在固态电池领域翻盘。如宝马，除了自建电芯研发中心，另一方面也积极和 Solid Power 合作，有望于 2026 年实现固态电池突破和量产。

国产全面提速

国外公司布局虽早，但在量产能力、产业链成熟度、新技术使用意愿及需求方面还是国内更有优势，产业化应该更快。

我国政府一直很关注固态电池，在新能源汽车产业规划中，提出希望到2030年，国内液态电解质可以演变为固态。

各大企业也在你追我赶，以一种迅猛的势头全力冲刺。

像国内的赣锋走的是氧化物厚膜路线，它和孚能科技都已有中试生产线；清陶能源主攻氧化物体系，蓄力研发聚合物与硫化物体系。宁德时代也坚持全固态方案，目前蓄力在硫化物体系的研究上。

2022 年，搭载半固态电池的车型陆续推出，如蔚来发布 ET7、东风发布 E70、岚图发布追风。据估计2024~2025 年半固态电池会迎来突破进展。而宁德时代等企业表示，全固态电池预计在2030 年实现商业化应用。未来，固态电池也会在高端应用市场大显身手，例如无人机、医用等领域，由此再慢慢向动力及消费电池领域扩展。

每次市场蜕变，都会有一波企业迎来机遇。上游诸如聚焦氧化物固态电解质的如上海洗霸、东方锆业、三祥新材；硫化物固态电解质的如云南锗业；添加剂方面的如瑞泰新材；负极材料里面的如硅宝科技、翔丰华；中游的如赣锋锂业、宁德时代、金龙羽、高乐股份、德尔股份、孚能科技等企业，市场前景充满潜力。

虽然真正量产的浪潮还未来临，但在产业提速过程中，每个节点都面临革新。固态电池中的隔膜环节被替代，就是一个例子。旧有企业如何在趋势中减少被淘汰的风险，值得深思。

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