中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：近年來(lái)，隨著全球?qū)η鍧嵞茉春涂沙掷m(xù)發(fā)展的重視，電池技術(shù)，特別是鋰離子電池技術(shù)，已成為推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)、儲(chǔ)能系統(tǒng)、消費(fèi)電子及國(guó)防應(yīng)用等領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵力量。
為應(yīng)對(duì)這一技術(shù)變革，美國(guó)政府相繼發(fā)布了《美國(guó)鋰電池2021-2030國(guó)家藍(lán)圖》、《建立強(qiáng)大而有彈性的美國(guó)鋰電池供應(yīng)鏈報(bào)告》以及《電池技術(shù)研發(fā)戰(zhàn)略報(bào)告》三個(gè)重要戰(zhàn)略規(guī)劃。
全固態(tài)電池作為鋰電池的終極目標(biāo)，更是將其當(dāng)作新能源變革翻盤(pán)的“利器”。美、日、韓、歐洲各國(guó)對(duì)此都有相應(yīng)的戰(zhàn)略規(guī)劃與政策支持。
與此對(duì)應(yīng)的我國(guó)政府、產(chǎn)業(yè)界、學(xué)界對(duì)此都很熱心，更是將固態(tài)電池分為半固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)、固態(tài)、全固態(tài)等幾個(gè)階段，希望逐步實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池的突破。根據(jù)筆者連續(xù)幾年的跟蹤調(diào)查，對(duì)于固態(tài)電池?zé)嵝某潭瘸尸F(xiàn)：非電化學(xué)專(zhuān)業(yè)人士遠(yuǎn)比電化學(xué)專(zhuān)業(yè)人士熱心；政府、投資機(jī)構(gòu)比鋰電頭部企業(yè)熱心；鋰電頭部企業(yè)與電化學(xué)專(zhuān)業(yè)人士比較謹(jǐn)慎。
汽車(chē)企業(yè)對(duì)固態(tài)電池很激進(jìn)
車(chē)企方面，都將固態(tài)電池作為新的賣(mài)點(diǎn)宣傳。
提起固態(tài)電池，最直觀的感受就是更安全、能量密度更高，這對(duì)主推中高端車(chē)型的車(chē)企來(lái)說(shuō)，尤其是中高端車(chē)型落后的車(chē)企來(lái)講，想當(dāng)然是一個(gè)最佳的賣(mài)點(diǎn)了，最佳超越拐點(diǎn)。
蔚來(lái)就是最早將固態(tài)電池作為宣傳點(diǎn)的車(chē)企之一。
早在2021年的NIO Day上，蔚來(lái)就發(fā)布了150kWh半固態(tài)電池包。
2023年12月 ，蔚來(lái)創(chuàng)始人李斌高調(diào)直播挑戰(zhàn)“電動(dòng)車(chē)1000 公里續(xù)航”，他駕駛搭載 150度半固態(tài)電池包的蔚來(lái)ET7，從上海抵達(dá)廈門(mén)龍掘東服務(wù)區(qū)，全程1044公里，平均百公里能耗13.2kWh。
在此之后，多家車(chē)企宣布半固態(tài)電池上車(chē)計(jì)劃。
今年4月12日，在廣汽集團(tuán)科技日上，廣汽集團(tuán)正式推出大容量全固態(tài)動(dòng)力電池，該技術(shù)產(chǎn)品計(jì)劃于2026年搭載上車(chē)。廣汽全固態(tài)電池采用的是固態(tài)正極技術(shù)與第三代海綿硅負(fù)極片技術(shù)制造，能量密度高達(dá)400Wh/kg以上，全固態(tài)正極可達(dá)到5mAh/cm2以上的高面容量。能量密度比最好的液態(tài)鋰離子電池提升50%以上，整車(chē)?yán)m(xù)航里程超過(guò)1000km。
今年5月，上汽集團(tuán)宣布旗下全固態(tài)電池將于2026年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，能量密度超過(guò)400wh/kg，體積能量密度超過(guò)820wh/L，容量超過(guò)75Ah。
同時(shí)，上汽的全固態(tài)電池已經(jīng)開(kāi)啟500天投產(chǎn)計(jì)劃，進(jìn)入投產(chǎn)倒計(jì)時(shí)。日前，上汽乘用車(chē)常務(wù)副總經(jīng)理俞經(jīng)民透露，上汽研發(fā)的固態(tài)電池將率先搭載在MG的產(chǎn)品上，新車(chē)預(yù)計(jì)將在2025年第二季度面世。
今年6月1日，2024未來(lái)汽車(chē)先行者大會(huì)上，智己汽車(chē)聯(lián)席CEO劉濤表示，智己的第一代光年固態(tài)電池將應(yīng)用于L6車(chē)型，今年10月份量產(chǎn)上車(chē)，能量密度超過(guò)300Wh/kg，續(xù)駛里程超過(guò)1000公里，為上汽和清陶聯(lián)合開(kāi)發(fā)。
不過(guò)劉濤也表示，10月上市的固態(tài)電池為第一階段產(chǎn)品，液含量10%。第二階段，產(chǎn)品液含量5%，預(yù)計(jì)2025年開(kāi)始規(guī)模搭載。第三階段，產(chǎn)品液含量降低到0，即全固態(tài)電池，計(jì)劃2026年量產(chǎn)。
奇瑞已經(jīng)量產(chǎn)了半固態(tài)鯤鵬電池，把這塊電池放到插混和增程汽車(chē)上，可以實(shí)現(xiàn)純電續(xù)航300km+，把它放到純電動(dòng)汽車(chē)上，可以實(shí)現(xiàn)純電續(xù)航1200km+，該電池支持6C快充，循環(huán)充電壽命可達(dá)3000次。
在2024全球創(chuàng)新大會(huì)上，奇瑞固態(tài)電池終于亮相，目前奇瑞已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了400Wh/kg的能量密度，到2025年將把能量密度提升到600Wh/kg，讓純電動(dòng)汽車(chē)的CLTC純電續(xù)航里程突破1500km。
海外方面，典型的是日本豐田。豐田固態(tài)電池生產(chǎn)計(jì)劃獲批，并將于2026年開(kāi)始正式生產(chǎn)。
今年9月9日，豐田宣布其固態(tài)電池生產(chǎn)計(jì)劃獲日本政府批準(zhǔn)，將于2026年開(kāi)始正式生產(chǎn)。豐田固態(tài)電池能夠?qū)崿F(xiàn)超1000公里續(xù)航，在10分鐘內(nèi)充電80%，充電速度可達(dá)到目前特斯拉的1.5倍。
不過(guò)豐田方面也表示，固態(tài)電池初期產(chǎn)能比較有限，到2027年或2028年產(chǎn)能才會(huì)陸續(xù)增加，2030年之后開(kāi)始大規(guī)模生產(chǎn)。
地方政府對(duì)固態(tài)電池很熱情
固態(tài)電池絕對(duì)是電池領(lǐng)域內(nèi)新質(zhì)生產(chǎn)力的代表，從中央政府到地方政府，都對(duì)其發(fā)展給予很大的支持。
2020年10月，國(guó)務(wù)院發(fā)布《新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021—2035年）》，首次將固態(tài)電池列入行業(yè)重點(diǎn)發(fā)展對(duì)象，并提出加快研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
2023年1月，工信部等六部門(mén)聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于推動(dòng)能源電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，進(jìn)一步提出加強(qiáng)固態(tài)電池標(biāo)準(zhǔn)體系研究。
2024年下半年，網(wǎng)傳國(guó)家將投入約60億元用于全固態(tài)電池研發(fā)。
地方政府更是踴躍，僅僅今年9月份，就有多地相關(guān)政府部門(mén)發(fā)布政策，涉及固態(tài)電池等關(guān)鍵技術(shù)。
9月14日，鄭州市發(fā)布了《鄭州航空港經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)關(guān)于促進(jìn)鋰電新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干措施（征求意見(jiàn)稿）》，針對(duì)鋰電池、固態(tài)電池及儲(chǔ)能電池等關(guān)鍵元器件的重大項(xiàng)目，可給予累計(jì)最高6000萬(wàn)元資助。
9月27日，青海省發(fā)布《青海省推動(dòng)工業(yè)綠色轉(zhuǎn)型實(shí)施方案》的通知，強(qiáng)調(diào)了固態(tài)電池等關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展，并謀劃布局儲(chǔ)能和固態(tài)電池等未來(lái)產(chǎn)業(yè)。
9月26日，重慶發(fā)布《重慶市推動(dòng)低空空域管理改革促進(jìn)低空經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展行動(dòng)方案（2024—2027年）》，支持高校、科研機(jī)構(gòu)、重點(diǎn)企業(yè)等積極發(fā)展低空經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，探索發(fā)展固態(tài)電池等技術(shù)應(yīng)用。
9月30日，北京也發(fā)布《北京市促進(jìn)低空經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展行動(dòng)方案（2024-2027年）》，指出要加快固態(tài)電池等技術(shù)攻關(guān)。
可以看到，從中央到地方都在加大對(duì)固態(tài)電池的支持力度，其中重慶和北京都是以低空經(jīng)濟(jì)為突破點(diǎn)，來(lái)推動(dòng)技術(shù)的發(fā)展。
從支持力度和方式來(lái)說(shuō)，都相對(duì)具體且落地，這就給相關(guān)領(lǐng)域的企業(yè)和資本市場(chǎng)注入信心。政府層面的引導(dǎo)和支持是產(chǎn)業(yè)向好向快發(fā)展的基礎(chǔ)。
投資機(jī)構(gòu)對(duì)固態(tài)電池很期待
有了政府的引導(dǎo)，投資機(jī)構(gòu)也就更有熱情了。
從資本市場(chǎng)表現(xiàn)看，2024年以來(lái)，固態(tài)電池板塊相關(guān)概念多次走強(qiáng)，在諸多項(xiàng)目接連落地和技術(shù)不斷突破后，固態(tài)電池的熱度一浪高過(guò)一浪。
據(jù)筆者不完全統(tǒng)計(jì)，今年前7個(gè)月國(guó)內(nèi)固態(tài)電池新增產(chǎn)能（含規(guī)劃、落地）超過(guò)142GWh，其中僅約1GWh為新增落地產(chǎn)能，分別來(lái)自輝能科技的0.5GWh/年氧化物半固態(tài)電池產(chǎn)線（已投產(chǎn)）以及領(lǐng)新新能源的0.5GWh/年聚合物半固態(tài)電池產(chǎn)線（已量產(chǎn)），剩余以規(guī)劃產(chǎn)能為主。同時(shí)，以上產(chǎn)能所關(guān)聯(lián)的30個(gè)項(xiàng)目，共涉及投資總金額超644億元，其中一個(gè)為百億元項(xiàng)目。
9月份，四川首個(gè)固態(tài)電池創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)園項(xiàng)目在宜賓市啟動(dòng)，總投資額高達(dá)95億元，該項(xiàng)目由四川新能源汽車(chē)創(chuàng)新中心及成都賽科私募基金投資建設(shè)，分兩期建設(shè)。
很多投資機(jī)構(gòu)對(duì)此也是分外熱心，大致想投兩個(gè)方向：一個(gè)是材料，固態(tài)電池專(zhuān)用的材料，包括固態(tài)電解質(zhì)、鋰金屬負(fù)極，或者是硅碳負(fù)極等；另一個(gè)就是投固態(tài)電池本身。
投資機(jī)構(gòu)普遍認(rèn)為，固態(tài)電池是一種新型電池，它的材料、它的工藝還沒(méi)有定型，或許會(huì)給一些公司彎道超車(chē)的機(jī)會(huì)。
更有投資人直接坦率地講：即便最后沒(méi)有成功，中間掙點(diǎn)估值也是好的，投資也是一門(mén)生意嘛！
頭部鋰電企業(yè)很謹(jǐn)慎
與地方政府和車(chē)企的熱情不同，頭部鋰電池企業(yè)對(duì)固態(tài)電池態(tài)度相對(duì)謹(jǐn)慎。
裝機(jī)量前兩位的寧德時(shí)代和比亞迪，在固態(tài)電池上均持保守態(tài)度，這兩家的固態(tài)電池方案基本都屬于實(shí)驗(yàn)室階段，未進(jìn)入量產(chǎn)階段。
在前不久的動(dòng)力電池大會(huì)上，寧德時(shí)代董事長(zhǎng)曾毓群表示，寧德時(shí)代在固態(tài)電池領(lǐng)域的研究已經(jīng)持續(xù)了7-8年時(shí)間。不過(guò)，按照寧德時(shí)代自己的平價(jià)，目前其固態(tài)電池的研發(fā)還處在“4”的水平（用技術(shù)和制造成熟度“1-9”作為評(píng)價(jià)體系）。
曾毓群進(jìn)一步解析這一評(píng)價(jià)體系，1代表剛開(kāi)始涉足該領(lǐng)域，而9代表技術(shù)已經(jīng)成熟，可以進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。目前，該行業(yè)的技術(shù)水平僅達(dá)到了大約4左右，只是做出了一些器件樣品，并進(jìn)行了一些實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。這些器件的使用受到許多邊界條件的限制，例如需要在6000個(gè)大氣壓下才能實(shí)現(xiàn)較高的低溫性能等。
曾毓群在接受英國(guó)《金融時(shí)報(bào)》采訪時(shí)表示，“日本汽車(chē)制造商等鼓吹的電動(dòng)汽車(chē)固態(tài)電池距離商業(yè)化還有數(shù)年時(shí)間，這項(xiàng)技術(shù)還不夠完善，缺乏耐用性，且仍然存在安全問(wèn)題（比如電池在車(chē)禍中破裂導(dǎo)致的后果等）。”
比亞迪股份有限公司電池CTO孫華軍也認(rèn)為，目前的狀態(tài)還是從早期的實(shí)驗(yàn)室到工程化轉(zhuǎn)化的過(guò)程，“我們有大量實(shí)驗(yàn)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)還是有大量的問(wèn)題，包括工程問(wèn)題和界面問(wèn)題?！?
比亞迪股份有限公司首席科學(xué)家廉玉波也認(rèn)為固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化尚需時(shí)日。廉玉波表示，比亞迪正在深入研究固態(tài)電池這一新興技術(shù)，但預(yù)計(jì)在接下來(lái)的三年內(nèi)，固態(tài)電池尚難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，五年后的廣泛使用是一個(gè)更為現(xiàn)實(shí)的目標(biāo)。他強(qiáng)調(diào)，固態(tài)電池的開(kāi)發(fā)需要時(shí)間來(lái)完成在成本、制造工藝和材料穩(wěn)定性方面的成熟。
廉玉波表示，從時(shí)間上看，固態(tài)電池的落地3年比較艱難，但5年內(nèi)有望得到應(yīng)用，應(yīng)用范圍可能僅限于高性能車(chē)型，普及到中低端、經(jīng)濟(jì)型車(chē)型時(shí)間還很長(zhǎng)。
廉玉波表示，磷酸鐵鋰電池發(fā)展至今20多年，其沉淀下來(lái)的穩(wěn)定工藝、豐富的供應(yīng)鏈、成本效率等，實(shí)際上也會(huì)賦能固態(tài)電池的研究和生產(chǎn)，磷酸鐵鋰電池未來(lái)15年，甚至20年都不會(huì)被淘汰，雙方會(huì)同時(shí)發(fā)展，分成不同層級(jí)的車(chē)型來(lái)使用。
除了這兩家鋰電池行業(yè)的超級(jí)企業(yè)外，行業(yè)排名前十的企業(yè)對(duì)此都有布局與研發(fā)，只是都比較謹(jǐn)慎。
真正的電化學(xué)工程專(zhuān)家比企業(yè)家更謹(jǐn)慎
相對(duì)于鋰電池企業(yè)，真正的電化學(xué)工程專(zhuān)家對(duì)全固態(tài)電池的態(tài)度更為謹(jǐn)慎。
筆者遍訪國(guó)內(nèi)外研究固態(tài)電池的電化學(xué)專(zhuān)家學(xué)者，目前全固態(tài)電池面臨四大問(wèn)題難解：
1，針對(duì)于全固態(tài)電池，固態(tài)材料組建的結(jié)構(gòu)體系，目前在材料端上還沒(méi)有一個(gè)能實(shí)際量產(chǎn)可行的組合體系來(lái)達(dá)到完美的解決方案，也更沒(méi)有文獻(xiàn)報(bào)道具有400wh/kg以上的能量密度，同時(shí)具備常溫常壓長(zhǎng)壽命大倍率的報(bào)道，無(wú)論三元（或富鋰錳）/固態(tài)電解質(zhì)/硅碳體系還是三元（或富鋰錳）/固態(tài)電解質(zhì)/金屬鋰（或無(wú)鋰負(fù)極）體系。
特別是負(fù)極問(wèn)題，無(wú)論是哪種負(fù)極，沒(méi)有哪家能解決充放電過(guò)程中巨大的體積變化而帶來(lái)的接觸性變差的物理問(wèn)題，也就帶來(lái)了目前使用都需要加夾板的壓力（一般都在2MPa以上，硅碳更是幾十MPa以上）。該問(wèn)題如何解決？
2，鋰枝晶問(wèn)題，固態(tài)電池的固固界面其實(shí)是加劇了鋰枝晶的產(chǎn)生概率的（相對(duì)于固液界面，固固界面的熱力學(xué)動(dòng)力學(xué)更差），未來(lái)解決之路在哪？
3，固固顆粒與顆粒之間（小界面）的界面反應(yīng)，以及層與層之間（大界面）反應(yīng)問(wèn)題，目前還沒(méi)有徹底的解決方案，未來(lái)之路在哪？
4，固態(tài)電池的材料成本問(wèn)題，以及工藝工程問(wèn)題和相匹配的特殊設(shè)備比如等靜壓機(jī)問(wèn)題（效率太低），如何提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本？
從技術(shù)上看，國(guó)內(nèi)固態(tài)電池發(fā)展是分步發(fā)展的。一般是先嚴(yán)格限制電池中液態(tài)電解質(zhì)用量，做成半固態(tài)電池。如果不控制液態(tài)電解質(zhì)含量，只是放了一點(diǎn)固體電解質(zhì)，那它還是傳統(tǒng)電池，連半固態(tài)都不能算。
凝膠電池并不代表里面的液態(tài)電解質(zhì)含量就很低，只有液態(tài)電解質(zhì)的量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)鋰電池，才算半固態(tài)電池。
目前從接觸到的半固態(tài)電池?zé)崾Э貙?shí)驗(yàn)來(lái)看，熱失控很劇烈，溫度與產(chǎn)氣量遠(yuǎn)超三元與磷酸鐵鋰電池。半固態(tài)電池本證安全還有段路要走。
筆者在今年8月18-20日參加中國(guó)科學(xué)院物理研究所舉辦的“第二屆超高能量密度電池研討會(huì)”，與會(huì)專(zhuān)家、學(xué)者對(duì)于固態(tài)電池的研發(fā)進(jìn)展也都很謹(jǐn)慎。
最有趣的一幕是：中科院青島生物能源與過(guò)程研究所的董杉木研究員演講完后，被一群科學(xué)家圍住提問(wèn)：這些數(shù)據(jù)是在什么條件下測(cè)得？在董研究員回答是在外加壓力下測(cè)得后，大家都舒了一口氣，都在同一水平線上，沒(méi)被超越！
在現(xiàn)有材料條件下，電化學(xué)工程師們所做的努力，都做不到全固態(tài)電池在保持400Wh/kg的能量密度下，又能在室溫下、常壓長(zhǎng)循環(huán)使用。
總結(jié)
政府和資本的推動(dòng)，讓固態(tài)電池領(lǐng)域積聚大量的人才與資金，是促進(jìn)固態(tài)電池研究發(fā)展的強(qiáng)大推力。 我們對(duì)固態(tài)電池的未來(lái)充滿期待，但也要直面問(wèn)題，認(rèn)真解決問(wèn)題。
固態(tài)電池進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段并不順利，受到科技發(fā)展本身規(guī)律的影響，技術(shù)端、工藝與應(yīng)用端，仍然需要很長(zhǎng)一段時(shí)間的沉淀和積累。
目前只有去突破全固態(tài)材料才是正解！沒(méi)有材料的突破，就沒(méi)有真正意義上有價(jià)值的全固態(tài)電池。當(dāng)然，這并不妨礙全固態(tài)電池是未來(lái)電池技術(shù)的發(fā)展方向，只是對(duì)固態(tài)電池發(fā)展的節(jié)奏需理性看待。?
