電池革命：固態電池量產還有多遠？_風聞

電池的發展已經走過快兩百年的歷史，如今鋰離子電池是最為出眾的二次儲能電池。高工作電壓、快速充放電特性、長循環壽命、無記憶效應等眾多優點，讓它成為當今數碼產品及電動汽車大規模應用的第一選擇。

雖然鋰離子電池的性能優秀，但發展也有其難以跨越的挑戰與障礙：電池的結構特性侷限了電池的性能。現有的電池結構是電池衰老和存在安全隱患的根本原因。

電池發電的原理是兩個電極材料在電解液中相互交換離子，但是因為這個結構也會使得其反應界面一直存在，電池就處於一直在工作的狀態，造成容易衰老的局面並且也有安全隱患。

舉例來説，電動汽車在冬天趴窩就是因為電池在低温情境下，性能失效的緣故。材料科學家和電池工程師在電池材料上提出了許多辦法。例如在電解液當中摻入大量有機溶劑，來降低電解液的凝固温度。然而這樣卻造成電解液更加易燃，犧牲了電池的安全性。

也有科學家嘗試更換電極材料，但是電池的能量提升了，卻無法抵抗熱失控；快充的話，又會導致電池界面的火性太高，也無法保障其安全性。從優化電池管理的系統思路上解決，卻帶來了能量密度的下降與單位成本的增加。

想要讓電池低温高活性與高温穩定性的需求矛盾無解，似乎電池也有魚和熊掌不能兼得的障礙，能量密度、安全、快速充電等要素不能完美的全部集成在電池身上。如果這些問題得到解決，新能源汽車的規模發展將革新重塑汽車百年的行業。

因此動力電池的終極發展目標也向着安全、能量密度高、循環性能好、充電速度快等優點兼容前行。

固態電池作為新的鋰電池終結者方向，正在成為新能源汽車幹掉燃油車的殺手鐧。

動力電池的價值進階

新能源車什麼時候可以取代燃油車，在動力電池領域市場公認一個答案是：現有電動車的電池系統能量密度翻一倍，從普遍的 160wh／kg 到 400wh／kg。而解決電池的能量密度問題，方案一定是動力電池的革新。

我們知道現在電動車市場主流的動力電池是三元鋰電池與硫酸鐵鋰電池，如果按照電解質的物理狀態分類的話，這兩種電池都是典型的液態電池。如果想要消滅里程焦慮，革新新能源汽車市場，固態電池性能表徵就是動力電池發展的目標。固態電池，也被稱為未來鋰電池的發展新方向。

動力電池領域流行的選擇三元鋰與硫酸鐵鋰並不是完美的選擇。三元鋰電池，能量密度高，但耐高温性能差，磷酸鐵鋰電池，安全性高，但能量密度上限低。液態鋰離子電池總體存在電解液氧化、電極膨脹、高温失控等安全隱患，只能犧牲能量密度來換取穩定性。而固態電池可以兼容兩者的短板：既可以滿足能量密度的需求，也可以兼顧安全。

固態電池，因為採用固態物質作為電解質，沒有持續的反應界面，副產物不會溶解在界面裏，所以它會有更好的穩定性和循環特性。同時液態電解質面臨的乾涸和泄露問題也不會存在。這使得固態電池在安全性與壽命週期方面具有遠超三元鋰電池與磷酸鐵鋰的優勢。

此外，固態電池還具有耐高温、無腐蝕、體積小、能量密度大的特性，規避了傳統液態鋰電池的主要弱點。據介紹，一輛固態汽車的續航里程可達 1000 公里，充電只需要 10 分鐘，隨着時間的推移，固態電池劣化也會較少。

全固態電池使用固體電解質相對來説更安全、性能更優，而傳統的液態鋰離子電池逐漸不能滿足先進技術的標準：既能提升續航里程，也更加安全。因此全固態電池成為動力電池界的發展新熱潮。

紛沓而至：佔位市場先機

2020年11月，國務院辦公廳印發的《新能源汽車產業發展規劃（2021～2035年）》明確要求，加快固態動力電池技術研發及產業化。據預測，到2030年，全球固態電池市場將超過60億美元（約合人民幣383億元），中國市場的佔比將超過50％。

固態電池在實驗室中的良好性能指標意味着豐厚的商業價值，這也成為企業加速佈局，搶佔技術制高點的動力。國內外企業機構等對於動力電池的研發與量產日程都提上了議程。

豐田在動力電池的佈局也是較早，豐田的車規級固態電池擁有超過1000項專利，位居全球前列，而且大多是含金量較高的發明專利。在CES2022上，豐田首席科學家兼豐田研究所所長吉爾·普拉特（GillPratt）重申，第一輛採用固態電池技術的豐田汽車將在2025年前後到來。

大眾汽車集團零部件公司首席技術官Thomas Schmall在去年接受採訪時表示，大眾汽車對開發新一代固態電池寄予厚望，公司希望在2025年形成完整的固態電池銷售模式，向市場供應固態電池，並計劃到2030年在歐洲建立6家大型電池工廠，總年產能達到240GWh。

寶馬集團發佈規劃，稱計劃在2030年前實現量產；LG能源也正在開發全固態電池，預計2026年實現量產。

國內固態電池發展的情形，也是如火如荼，技術路線則是全固體與半固體參半。電池界大佬寧德時代此前公開過兩種與固態電池相關的專利，並在去年5月份宣稱，已經可以做出固態電池的樣品，但是距離實現商業化還有很遠的路要走，預計到2030年才會面向市場推出。上汽集團在去年6月發佈消息，稱2025年將推出高安全性、高能量密度、面向商業應用的固態鋰電池。

折中選擇瞄準半固態研發的玩家則有衞藍新能源、清陶發展、國軒高科、贛鋒鋰電等，雖然他們也有全固態電池的生產線，但已量產的全固態電池主要應用在消費電子、特種電源等領域。已下線的用在新能源汽車上的半固態電池，目前處在驗證測試階段。

蔚來此前宣傳搭載固態電池，讓業內沸騰。上市後，這款所謂的固態電池也呈現最終的真面容，並不是行業內期盼翹首等待的全固態電池，蔚來李斌玩了個商業化的包裝術語，搭載ET7轎車的電池包其實是半固態電池。但噱頭引起的關注與討論，也讓蔚來的新車出盡了風頭，續航超過1000km的電池讓人們看到了固態電池的潛力。

無論是車企定下的時間表，還是業界研究學者與專家給出的量產時間，都指向了2025與2030，不過目前來説並沒有提前的跡象，以現在實際車企測試的結果，還有向2030年繼續推遲下去的趨勢。我們看到從走出實驗室到規模落地還需要一段蟄伏發展的時間，規模量產的實際落地道阻且長。

規模量產的龜速爬行

相較於其他鋰離子動力電池，固態電池的技術指標比較優越，但這些數據也是實驗室裏面的温室指標。在實際量產的過程中，仍然存在許多尚未攻克的瓶頸。

1.固態電池的技術指標仍需完善。固態電解質的離子導電率較低，充電比較慢，固/固界面接觸性和穩定性差，電解質對空氣敏感等問題。

2.製造工藝複雜，生產工藝不成熟。舉例來説，製造固態電池的氧化物和硫化物電解質，屬於多孔隙的陶瓷材料，這類材料的特點就是脆，想要加工成很薄的電解質很困難，稍有不慎就會斷裂。

3.製造成本偏高。全固態電池的製備工藝複雜，且固體電解質較貴，現階段全固態電解質鋰動力電池的成本較高。

4.產業鏈尚不完整，難以大規模生產。現階段的固態電池多是實驗室中的温室產品，實際落地經過測試的電池屈指可數，以現有的工藝水平和設備能力，成品的良率也無法保障，更不用説大規模的量產上市。

這些現實瓶頸的解決並不是那麼容易。深耕研發固態電池長達數年之久的Fisker，這家美國車企在去年年初表示放棄研發全固態電池，這個決定也意味着多年研究固態電池的努力都打水漂。鋰電池獨角獸企業麻省固能（SES）也放棄了全固態電池技術研發，選擇固液混合的半固態電池路線。最後的攻堅階段，這些固態電池中的老玩家選擇放棄，也在一定程度上説明固態電池最後的研發衝刺階段比已經完成的90%的里程都要艱難險阻。

總之，對於固態電池來説，無論是技術指標上的能量密度、循環壽命、安全、成本等要素，缺少哪一個，都是規模商業化路途的攔路虎。

無論企業是仍然堅持全固態電池路線，還是折中選擇半固態路線，固態電池的技術路線都存在不確定性。行業內的主流觀點認為，半固態電池或許能夠在2025年左右實現大規模量產，但全固態電池完全實現商業化至少還要10年的時間。十年的時間線發展，固態電池最終到底是不是動力電池的終極路線，也沒人能百分百確定。

工業產品從研發到驗證與落地，沒有個十年的時間打底是走不出來的。固態電池從材料到結構再到製造技術仍然處在探索的過程之中。作為新興的動力電池選擇，也需要時間來沉澱與醖釀。如此這般，才能為新能源汽車的里程長久續航，顛覆革新汽車的百年行業，也為綠色出行的生態建設添磚加瓦。