繼800V、超快充、城市導(dǎo)航輔助駕駛爭先“上車”以后，行業(yè)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(xù)航里程長、被視為電池“終極技術(shù)”的固態(tài)電池被推到了臺前，事關(guān)固態(tài)電池的每一次消息披露——技術(shù)突破、量產(chǎn)時間和戰(zhàn)略合作等均引起不小的關(guān)注。
近期，新一輪固態(tài)電池?zé)岢鼻娜欢粒簴|風(fēng)汽車集團稱即將量產(chǎn)能量密度350Wh/kg的固態(tài)電池產(chǎn)品，并將加速自研下一代全固態(tài)電池，能量密度突破550Wh/kg；鵬輝能源計劃2026年正式建立固態(tài)電池產(chǎn)線并批量生產(chǎn)；寧德時代預(yù)計將在2027年實現(xiàn)小批量生產(chǎn)……
固態(tài)電池被認為是鋰電池的終極形態(tài)，已成為全球動力電池領(lǐng)域競爭的技術(shù)高地，中國、日韓、美國均將其作為下一代電池技術(shù)的制勝點，試圖搶占先機獲得一定的競爭優(yōu)勢，成為“未來的寧德時代”。
然而，量產(chǎn)固態(tài)電池成本高、難度大，部分基礎(chǔ)技術(shù)、生產(chǎn)工藝相關(guān)問題仍未解決，短期內(nèi)難以實現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用，行業(yè)普遍認為固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化時間將集中在2027年～2030年。
顛覆新能源汽車的下一代電池技術(shù)？
與行業(yè)普遍搭載的液態(tài)鋰電池相比，固態(tài)電池在能量密度、安全性、工作溫度等方面更具優(yōu)勢，一定程度上可以提高電動車的續(xù)航里程、減少當(dāng)前液態(tài)鋰電池存在的潛在風(fēng)險，例如熱失控和電池燃燒。
當(dāng)前固態(tài)電池的技術(shù)路線主要分為氧化物、聚合物與硫化物三種。其中豐田、三星SDI、寧德時代、國軒高科等押注硫化物，國內(nèi)電池企業(yè)如清陶能源、北京衛(wèi)藍、贛鋒鋰電、重慶太藍等普遍選擇氧化物路線。有電池業(yè)內(nèi)人士稱，目前很少有固態(tài)電池公司在做純聚合物路線。
寧德時代首席科學(xué)家吳凱曾表示，三種固態(tài)電解質(zhì)沒有一種十全十美，其中硫化物路線進展較快，率先量產(chǎn)的可能性相對更大。比亞迪股份有限公司電池CTO孫華軍認為，硫化物固態(tài)電池將在電池壽命、快充等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破，其中2027年～2029年是硫化物固態(tài)電池的示范期，主要針對中高端電動車；2030年～2032年，硫化物固態(tài)電池會進入拓展期，將運用到主流電動汽車。
在實際應(yīng)用中，由于固態(tài)電池的量產(chǎn)難度導(dǎo)致進展緩慢，廠商們紛紛采用折中方案——半固態(tài)電池，即把固態(tài)電解質(zhì)和液態(tài)電解質(zhì)混合使用，但由于其能量密度相比液態(tài)電池并不明顯，成本不低，安全性不如全固態(tài)電池，業(yè)內(nèi)有聲音認為這種“取巧”的技術(shù)路線是“雞肋”般的存在。
今年以來，中國企業(yè)不斷釋放出固態(tài)電池的研發(fā)和量產(chǎn)消息，但其用來搶跑的技術(shù)并非具備顛覆性的全固態(tài)電池，而是半固態(tài)電池，今年上汽、蔚來等多家車企將其作為賣點加以宣傳。
但實際上，受制于技術(shù)和制造工藝等方面的挑戰(zhàn)，全固態(tài)電池的大規(guī)模量產(chǎn)仍需要時間。
“固態(tài)電池急不得，要一步一步來，一次性做出來的就只能是一個樣品，這是沒有意義的?！敝袊茖W(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽明高認為，固態(tài)電池的發(fā)展要先解決電解質(zhì)問題，然后解決負極問題，再解決正極問題。
在歐陽明高看來，最開始固態(tài)電池能量密度可能沒有想象中高，但可以提高電池安全性、簡化熱管理，最終目標是在2030年實現(xiàn)固態(tài)電池的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。
比亞迪首席科學(xué)家廉玉波近期稱比亞迪已在固態(tài)電池領(lǐng)域進行了深入研究，廣泛應(yīng)用“三年比較艱難、五年比較現(xiàn)實”。廉玉波認為，受制于成本和材料的可控性等因素，未來15～20年內(nèi)，固態(tài)電池將主要應(yīng)用于高端車型，與磷酸鐵鋰電池相互賦能，分別在不同層級的車輛上使用。
中信證券研報指出，2024年以來，我國出現(xiàn)半固態(tài)電池量產(chǎn)車型上市、半固態(tài)電池裝車滲透率達1%等邊際變化，產(chǎn)業(yè)化信號已至。消費者對于長續(xù)航里程車型形成10萬～15萬元的溢價預(yù)期，將有助于固態(tài)電池滲透。
“到現(xiàn)在為止，全固態(tài)電池還沒有真正進入量產(chǎn)階段，而是處于像上世紀80年代中后期液態(tài)鋰離子電池積累的狀態(tài)?！鼻逄漳茉纯偨?jīng)理李崢認為，中國在全固態(tài)電池量產(chǎn)領(lǐng)域，最大的優(yōu)勢還是產(chǎn)業(yè)規(guī)模和市場規(guī)模。“我們有最完整的產(chǎn)業(yè)鏈、最大的市場、最多的研究人員。”
值得一提的是，今年以來我國對固態(tài)電池的政策支持加速落地，相關(guān)部門正加緊研究固態(tài)電池與下一代電池的產(chǎn)業(yè)政策。
量產(chǎn)倒計時
車企和動力廠商巨頭們的下場以及政策的利好，將加快國內(nèi)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)的進程，但固態(tài)電池何時能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)模化量產(chǎn)應(yīng)用，仍難確定。
真正的固態(tài)電池并非無法實現(xiàn)。上世紀90年代，美國橡樹嶺國家實驗室發(fā)現(xiàn)了合適的固態(tài)電解質(zhì)，以此為基礎(chǔ)的薄膜電池能量密度超過700Wh/kg，是如今液態(tài)鋰電池的2.5倍。
但固態(tài)電池走出實驗室走向產(chǎn)業(yè)化，歷經(jīng)30年未能如愿，橫亙在前的是巨大的工程與技術(shù)難題。“盡管全固態(tài)電池的確擁有更高的能量密度，更高的本征安全，以及更寬溫域的優(yōu)勢，但全固態(tài)電池的開發(fā)難度更大，還需要在材料、設(shè)計、制造、集成等方面進行突破。”有業(yè)內(nèi)人士對記者表示。
有電池企業(yè)人士告訴記者，對于全固態(tài)電池的量產(chǎn)上車進程需要謹慎看待，實驗室產(chǎn)品和真正落地的產(chǎn)品存在不小差距。
孫華軍透露，“目前我們實際的狀態(tài)還是從早期的實驗室到工程化轉(zhuǎn)化的過程，我們有大量實驗室數(shù)據(jù)，也做了大電池，結(jié)果發(fā)現(xiàn)固態(tài)電池大規(guī)模量產(chǎn)還是存在許多問題，包括工程問題和界面問題。在全固態(tài)電池的大規(guī)模量產(chǎn)上，比亞迪仍有較長的路要走?！?/p>
而除了基礎(chǔ)技術(shù)、制造工藝、鋰枝晶抑制、固—固界面問題、原材料供應(yīng)鏈的穩(wěn)定性以及電池性能的進一步提升等技術(shù)難點之外，固態(tài)電池落地的另一個核心挑戰(zhàn)是成本高企帶來的量產(chǎn)困難，短期內(nèi)難以實現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用。目前，全固態(tài)電池的制造成本是鋰離子電池的4～25倍。
行業(yè)將固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化時間普遍定在2027年～2030年，國內(nèi)外不少車企對于固態(tài)電池“上車”有了較為明確的時間表。廣汽集團宣布全固態(tài)電池將于2026年實現(xiàn)量產(chǎn)搭載，率先應(yīng)用于旗下的昊鉑車型；長安汽車計劃在2030年實現(xiàn)量產(chǎn)；搭載全固態(tài)電池的智己新車將于2027年實現(xiàn)量產(chǎn)交付；寧德時代、鵬輝能源、衛(wèi)藍等電池廠商們的固態(tài)電池落地時間表基本集中在2026年至2030年左右；寶馬承諾在2025年前，推出搭載全固態(tài)電池的電動汽車原型車，并在2030年前量產(chǎn)……
有機構(gòu)測算，2030年，全球固態(tài)電池出貨量或?qū)⑦_到643GWh，2024～2030年復(fù)合年均增長率將達133%。
