正逢其時，中國鋰電產業“應戰”全固態電池

（文/李沛 編輯/徐喆）“2030左右全固態電池產業化突破的可能性極大，我們要敲響警鐘，我們要全力以赴，我們要只爭朝夕，要有這個緊迫感”。

在日前舉行的中國全固態電池產學研協同創新平台（CASIP）成立儀式上，中國科學院院士、清華大學歐陽明高教授針對全固態電池領域國際間產業競爭，發出了這樣的呼籲。

在我國鋰電產業已經建立起堪稱統治性地位的當下，歐陽院士的呼籲絕非危言聳聽，寧德時代、弗迪電池、中創新航、孚能科技、蜂巢能源、億緯鋰能、清陶能源、衞藍新能源等一眾頭部企業齊齊到場，也顯示出本土產業界對這一挑戰的重視。

固態與半固態，豈止“一字之差”

全固態電池，被公認為解決鋰離子電池本質安全性的必由之路，且其能量密度具有較當前電池材料體系2-3倍乃至更高的提升潛力，然而多年來。全固態電池固-固界面的離子輸送動力學難題仍未得到根本性解決，因此國內外不少固態電池領域初創企業退而求其次，通過添加一部分液態電解質來改善界面性能，進而根據液態電解質含量劃分了所謂的半固態電池、準固態電池。

不久前，某家新勢力車企已經通過一次歷時14個小時的超長直播，向外界展示了其150kWh電池包的千公里續航能力，據報道採用的正是衞藍新能源開發的半固態電池技術，另據觀察者網公司頻道瞭解，清陶能源的半固態電池同樣有望在今年裝車亮相。

儘管有知情人士向觀察者網透露，150kWh半固態電池包目前成本高達25萬元，對應單位成本達到了1.6元/WH，使其尚無可能大規模部署，但上述進度橫向對比仍然稱得上遙遙領先。

不過在固態電池領域，全球產業化格局則有着相當大的不同，固態與半固態電池技術體系，絕非“一字之差”。

對於半固態電池而言，傳統材料體系與塗布、注液、化成等關鍵工藝工裝有相當大的繼承性，然而全固態電池與現有鋰電材料、結構和製造工藝工裝之間的差異則相對更高，從零到一建立技術體系與供應網絡、商業生態，難度之大可想而知。

正因如此，對中國是否需要在當下大力發展全固態電池，輿論場上此前存在着不同的觀點。在前述活動中，歐陽明高院士對這個議題進行了發人深思的分析。

歐陽院士坦言，考慮到成本與成熟度差異，“就算是全固態電池搞出來，就算是2030年產業化，要想替代液態鋰離子電池50%市場份額至少需要二十到三十年”，然而從產業話語權的角度看，全固態電池的影響力不容忽視，特別是其作為動力電池裝車量產後，“對於汽車技術而言1%是很重要的市場份額，市佔份額不需要替代到50%，替代1%就已經具有突破性意義”，而除了產業話語權，固態電池所代表的全新技術體系，也將為中國鋰電產業打破低水平價格內卷、在價值鏈上進一步攀登創造條件。

同樣不能不提及的是，由於中韓等鋰電強國現有產業配套優勢難以滲透到這一細分領域，美日歐等發達經濟體已不約而同將全固態電池目為鋰電“彎道超車”的理想突破口，在競爭者加碼投入的情況下，中國鋰電產業除了“應戰”別無選擇。

日本產業化“贏在起點”？

在競逐全固態電池產業化“聖盃”的競賽中，日本是一個最常被提及的參照對象，從專利數據看，目前日本在全固態電池領域專利佈局優勢明顯，豐田、松下、出光興產分列全球前三大專利持有人，且相互之間還有着長期而密切的商業合作，如豐田公司的車用鎳氫電池、鋰電池，就主要來自於其與松下合資組建的Primearth、Prime Planet公司，而其固態電池技術早在2013年就已與出光興產開始聯合研發。

憑藉着這樣的地位，當去年10月豐田高調宣佈推進2027年前後全固態電池量產，才會在全球鋰電產業界引發巨大震動與關注。

不過就此斷言日本在全固態電池產業化上已“贏在起點”，卻也言之過早。

正如歐陽明高院士所言，全固態電池產業化面臨從基礎研究到商業應用的一系列艱鉅挑戰，對從原料到基材生產、電芯/電池包裝配、電池生產應用到電池回收的全生命週期產業鏈都會造成顛覆性變革，產學研之間的協同至關重要，而目前美日歐三方在生態培育上卻依然處於各有短板的狀態。

基礎研究上堪稱巨人的日本企業，卻在推進全固態電池量產上給人綿軟無力的感覺，根據豐田與出光興產方面聯合披露的信息，其硫化物路線全固態電池的小型試產線，也僅僅是在2021年11月才建成運行，量產工藝的貫通和穩定還有待時日。

相比之下，美國兩大全固態電池初創企業Solid Power和QuantumScape，在產業化上反而更具能見度，以至於弗勞恩霍夫協會編寫的報告《固態電池路線圖2035+》中點評全固態電池領域各主要國家佈局，直言雖然日本被視為固體電解質材料研發的全球領導者，但韓國、美國和中國在產業化能力方面被評估為與其並駕齊驅，而在全固態電池的試生產方面，美國被認為領先於中日韓。（For pilot production of solid-state batteries, the USA is seen as leading ahead of Japan, South Korea and China.）

不過有必要強調的是，美國企業在“產”上的活躍，離不開歐洲車企在“用”上的積極扶持，QuantumScape與Solid Power均標榜其與歐洲大型車企的合作關係，除了近期被爆炒的QuantumScape樣品向大眾送測，Solid Power則擬向寶馬集團授予其全固態電池設計和製造技術許可。

除了德國車企對導入測試的積極態度，歐洲本土全固態電池初創企業也有着相當特色，如SOLiTHOR是從IMEC分拆成立的固態電池新秀，在生產工藝創新上頗具特色，而Basquevolt、ITEN等歐洲創企，在產品應用場景上也有不少可供借鑑的探索。

誰在起跑線上領先半步？答案恐怕並非毫無爭議。

重新審視“殺手應用”

如上文所述，全固態電池所代表的不僅僅是電解液的替換，而是從材料體系到電池結構、製造工藝的全面變革，對鋰電產業有望帶來重大影響。

例如當下鋰電技術路線普遍以三元和磷酸鐵鋰兩分，這樣的技術範式之所以成型也與液態電解質的制約密不可分，有固態電池廠商人士就曾指出：“如果沒有這個限制（液態電解質）了，我們完全可以放飛自我，我們無論是正極還是負極材料有更多的選擇……這裏頭不停地在電解液上做加法，今天加這個添加劑，明天加那個添加劑。正極材料、負極材料表面做處理，要考慮界面的穩定性，做了大量的加法的工作。但是真正的固態電池體系裏面我們其實可以開始做減法的工作了，這裏頭最直接的一點，為什麼現在正極材料只能選三元和鐵鋰，因為我們的電化學窗口只有這個，你超過4.2V結構不穩定了，但是超過4.2V的電壓材料有沒有？有的是，這是不是未來固態電池未來的優勢呢？這個答案一定是肯定的。”

同樣應該深度思考的是，全固態電池在應用場景上，是否也會是或者只能是對現有鋰離子電池的替代？

真空管與晶體管之間的交替歷史，或許會給我們提供有益的借鑑。

上世紀四十年代末貝爾實驗室發明晶體管之後，曾將這一顛覆性技術授權給RCA等當時的真空管市場巨頭，然而已經建立起電子元件市場統治地位的巨頭們，雖然同樣重視晶體管技術潛力，並對此投入大量研發資源，然而其應用思路卻是在現有系統產品中替代真空管，而早期晶體管恰恰在性能表現上落後於真空管，遲遲無法打入台式收音機、落地電視機、早期數字計算機等“主流”市場。

然而在RCA等企業對標應用需求埋頭迭代研發的時候，來自日本的索尼公司卻推出了世界上第一台電池供電的袖珍晶體管收音機，一舉在主流市場之外找到了“殺手應用”，新的產品形態上，晶體管低功耗、緊湊耐用等優點被充分發揮，而其音質處理的短板在青少年消費人羣中則並未受到挑剔。

直到晶體管產品成熟度最終時期得以“登堂入室”，一直認為自己在正確方向前進的真空管巨頭們才如夢初醒，但調整航向應對晶體管商業生態的擠壓卻為時已晚。

由此觀之，在對全固態電池的討論中，其“殺手應用”也理應得到重新審視，除了乘用車動力電池這一場景之外，消費類、小動力、固儲乃至中大型商用車，或許也能夠找到全固態鋰電池早期應用的藍海，從可預見的成本與性能組合看，航空器的純電與混動浪潮中，全固態電池更是十分貼合需求的選項之一。

總體而言，在漸近式創新的半固態技術路線之外，中國鋰電產業的確需要防範激進式創新的全固態技術路線帶來顛覆性風險，而在這一領域，雖然既有供應鏈的優勢被大幅削弱，但中國鋰電產學研用共同體過往二十多年積累的理念、習慣等默會知識，同樣有望幫助其在國際競爭中“贏在終點”。