固态电池：不容低估，不能指望

中国新能源车「赢麻了」。

2023年全球动力电池装机量前十企业中，中国企业占据了六席，市场份额超过60%。

据乘联会数据，2023年新能源乘用车国内零售销量达到773.6万辆，同比增长36.2%，全年市场渗透率已达35.7%。

如今国内新能源车的繁华景象，不是大风刮来的。

中国电动汽车百人会理事长陈清泰表示，这是得益于「我国储能电池技术和产业方面处于领先地位」。

然而，锂离子电池不是终点。

中国科学院院士欧阳明高认为，到2030年左右，全固态电池产业化突破的可能性极大。

中国不能只停留在“赢麻了”的思维上，新的挑战已然来临。

01

全方位吊打

全固态电池的研发时间，最早是从上世纪70年代开始。

只是后来随着2000年初锂离子电池的技术创新、大规模商用，行业对于全固态电池的关注度有所减退。

三十年河东，三十年河西，新一轮电池创新周期也许就在2030年开启。

全固态电池的核心，是固态电解质，当中主要分为了聚合物、氧化物和硫化物的三大路线。

其中，硫化物被认为是最佳的固态电解质材料，它的优势在于能量密度轻松达到三元锂电池的3倍。

欧阳明高指出，以硫化物固态电解质为代表的新型固态电解质发展迅猛，推动固态电池研发进入了新一轮热潮。

全行业将“下一代电池”的希望寄予在了固态电池，甚至认为这是液态锂电池的终结者，这主要得益于固态电池的「完美」属性。

首先，是高安全性。

当下各家在发布新能源车的时候，都会强调自家电池的安全卖点，这实际也反应出了液态电池天生的「不安全」属性。

液态电池在正负极流动产生电能的过程中，「热失控」一直是个重点关注难题。

反之全固态电池或半固态电池，由于没有液态物质或液态物质大幅减少，热稳定性要远超液态电池。

其中，硫化物固态电解质的热稳定性可以保持到300℃，至于液态电解质达到100℃就会蒸发，前者轻松增加了200°C的安全空间。

其次，全固态电池的能量密度也要超过液态电池，理论上限能达到500Wh/kg。

对于液态电池来说，提高能量密度和保证高安全性是个两难的命题。

现时业内主要做法，是在三元锂电池当中提高镍的比例，于是有了电池正极镍钴锰的含量比例为8:1:1的“811电池”。

只是过去国内也曾出现过811电池的自燃案例，以及搭载该类电池的车型在碰撞后快速起火，并未让用户感到完全安心。

相较来说，全固态电池在保证安全特性之下，由于无需隔膜与电解液，使得电芯里可供储能的空间加大了，由此也能得到更高的能量密度。

提高能量密度，意味着续航能力的提升。

更甚的是，全固态电池的续航能力基本不会因为温度变化而有所打折。

现在每到冬天，新能源车的续航问题常被诟病，这点是与液态电池的锂离子电导率和温度直接相关。

液态锂电子电池在低温下，电解液变得粘稠，电池中的内阻增加，导致锂离子的运动速度变慢，从而影响了电池性能表现。

不过，全固态电池的电解质在-30℃和100℃的范围内都不会凝固和气化，电池性能始终稳定，这样的温度适应范围足以覆盖了人类的生存圈子。

电车冬天续航打折，将在固态电池身上成为历史。

再者，液态电池的离子传导模式需要经过溶剂化、脱溶剂化等流程，充电功率因此受到了限制。

如果一味追求高充电功率，液态电池还会出现“析锂”现象，给电池造成损害。

反之全固态电池不用担心这一特性，充电速度得以大幅度提高。

像去年丰田就说到，它的全固态电池能做到充电10分钟，续航1200公里。

不怕冷、续航高、充电快、更安全，固态电池可谓全方位吊打液态电池。

然而「好」都是有代价的，至今没有厂商能将固态电池大规模量产，这实际已反应了难度之高。

02

难量产，真的难

早在2017年，丰田就说过计划于2020年实现固态电池商业化。

2019年，丰田改口称固态电池将在2020年亮相，2025年量产。

2020年8月，搭载全固态电池的丰田电动车开始行驶实验。

然而测试发现，丰田的全固态电池寿命非常短，据悉充放电800次就要报废，反观时下的动力电池则可以充放电超3000次以上。

2023年6月，丰田宣布已克服全固态电池的耐久性问题，计划将在2027年开始量产。

不过丰田没有具体说明是如何克服，该说法也因此备受质疑。

宁德时代董事长、总经理曾毓群在谈到固态电池时就表示，宁德时代深耕10多年，仍然认为难以形成有技术可行性和市场竞争力的产品。

「就像前几年行业在喊的石墨烯电池，某些技术仍然未见真正落地。」

全固态电池量产难的原因，离不开“贵”和“难”这两大要素。

前两年碳酸锂价格的飞涨备受关注，而作为固态电池原材料的硫化锂售价，就是跟前者的水平相当。

同时，由于硫化物电解质的化学稳定性较差，在潮湿环境下容易与空气中的水和氧气发生反应，产生有毒气体硫化氢。

因此，全固态电池给生产环境与原材料纯度提出了更高的要求，给量产增加了难度。

韩国新能源研究机构SNE报告指出，即便到了量产阶段，全固态电池的成本至少也是锂离子电池的两倍。

经济性不高，这始终是摆在全行业面前的一大瓶颈。

尽管全固态电池难以量产，但大家还是在开足马力往前赶。

此前本田宣布，计划在2024年启用全固态电池的示范生产线，将用于2020年代后半期推出的车型。

宝马计划2025年开始全固体电池车的公路测试，2030年前为量产车配备固态电池。

广汽集团提出，2026年将实现全固态电池的装车搭载。

日产则是计划到2028财年，推出搭载独创全固态电池的电动车型。

……

总的来说，大家都在朝着2030年左右全固态电池的产业化突破而努力。

欧阳明高认为，即便届时全固态电池只达到1%的市场份额，也是具备了突破性意义。

而在此1%的市场突破实现之前，现时各家都开始将目光放在折中路线上——半固态电池。

03

是折中，也是终极？

全行业都清楚，全固态电池的经济性不高。

因此，与其去着力攻破难题，倒不如先放低预期，转而考虑“共存和兼容”的问题。

半固态电池，是液态锂离子电池与全固态锂电池的折中方案。

电芯当中既有固态电解质，又有液态电解质，其中电解液的含量占比为5~10%。

从产业端来说，半固态电池能兼容到现有工艺、设备及材料，有快速落地的可能。

像卫蓝新能源就曾提及，半固态电池可以尽可能借用现有液态电池的装备和工艺，其中仅有10%-20%的工艺设备要求不同。

得益于此，电池厂商纷纷加快了半固态电池的生产步伐。

孚能科技表示，自主研发的第一代半固态电池已顺利量产，搭载在大运集团的远航Y6上。

赣锋锂业则是在2021年，跟东风合作开发了50辆搭载半固态电池的东风风神E70。

而最为人熟知的，是卫蓝新能源为蔚来ET7(图片|配置|询价)提供的150kWh、电芯能量密度达360Wh/kg的半固态电池。

2021年1月，蔚来发布150kWh半固态电池，而在跳票两年多以后，终于将该电池的应用提上了日程。

早前李斌亲测150kWh电池包的续航水平，在走过1044公里以后，系统显示剩余电量3%、平均百公里能耗13.2kWh，预计仍可行驶超30公里。

蔚来表示，争取在今年一季度将150kWh电池开放给用户，但最终保有量并不多。

卫蓝新能源曾在去年表示，该150kWh电池的年量产目标是1000个。

其中作为大规模量产的拦路虎，还是在于「成本」。

此前蔚来就曾提及，这块150kWh半固态电池的成本，与一辆蔚来ET5的售价相当。

一款价值30万的半固态电池，其商品化之路注定将走得曲折。

蔚来表示，这款150kWh半固态电池「只租不卖」。

值得一提的是，此前智己宣布，今年上半年将量产首款半固态电池车型。

结合过去官方提到，将推出的智己L6最高续航突破1000km，不难推断该车将提供半固态电池的搭配。

相较之蔚来只租不卖的做法，智己L6将如何定价该配置版本，这有望成为全行业的风向标。

固态电池带给了大家强大性能的期许，但也多少叫人“绝望”。

半固态电池已是这样贵了，全固态电池则更加难以想象。

况且，半固态电池已能取得超1000公里的续航表现，全固态电池能给到的实际感知提升亦将有限。

如果全固态电池的应用价值不大，那么转向对燃料电池的研发，也许才更加值得。

于是有业内人士认为，半固态电池或是动力电池领域的终级路线。

半固态电池这个选择，看似「折中」，大概也是「终极」。

从理论阶段到实验室，接着到产品、再到商品，这是新技术完成商品化的必经之路。

在10年以前，纯电动车的售价还是高不可攀，但10年以后，已经出现了较之燃油车更划算的定价现状。

半固态电池此时的「贵」，也需要时间去把成本和售价攻克下来。

站在国家层面来说，续航里程够不够、投入产出比高不高、商品化所需要时间长不长，这都不是核心问题。

最核心的是，谁掌握了电池，谁就拥有了新能源车市场。

我们不知道，什么时候半固态电池能真正得到大规模的商用。

但有一点可以肯定的是，这条路线我们还将坚定走下去。