這兩周，關(guān)于固態(tài)電池的新聞不少。

日產(chǎn)表示已經(jīng)成功開發(fā)出全固態(tài)電池，預(yù)計(jì)2025年試生產(chǎn)，2028年正式生產(chǎn)一款固態(tài)電池的電動(dòng)汽車；贛鋒宣布搭載自家電池的固態(tài)純電SUV將要在今年上市；高樂股份發(fā)公告正式量產(chǎn)2GWH固態(tài)電池項(xiàng)目......種種消息令人感覺固態(tài)電池商業(yè)化的腳步越來越近了。

同時(shí)，股市固態(tài)電池板塊大爆發(fā)，強(qiáng)勢吸睛。珈偉新能、山東章鼓、新綸新材、金龍羽、豪鵬科技等出現(xiàn)漲停，贛鋒鋰業(yè)收漲超6%，翔豐華漲超12%，上海洗霸，短短兩周內(nèi)股價(jià)更是上漲近7成。

有人開玩笑地說，固態(tài)電池接過ChatGPT的火炬棒成為新的上位者。

“能量悍匪”

為啥固態(tài)電池這么火呢。

究其原因，繞不開液態(tài)電池的幾個(gè)不容忽視的瑕疵：第一，安全性沒有100%的解決；第二，冬天續(xù)航顯著下降，嚴(yán)重的里程焦慮；第三，充電耗時(shí)，還不能夠快充。

固態(tài)電池把容易燃燒的液態(tài)電解質(zhì)換為不易燃燒的固態(tài)電解質(zhì)，首先把安全性能提升上來了。

去掉了液體電解質(zhì)和隔膜，儲(chǔ)能空間變大，能量密度的提升也很顯著，相比傳統(tǒng)鋰電池 250Wh/kg 的能量密度，NASA聲稱其研發(fā)的固態(tài)電池能量密度已經(jīng)逼近 500Wh/kg，幾乎相當(dāng)于前者的兩倍。同時(shí)，工作溫度變得更寬了，固態(tài)電解質(zhì)耐熱極限都在400℃以上，顯著高于液態(tài)電池隔膜160℃的耐熱極限。

還有一項(xiàng)數(shù)據(jù)，關(guān)于固態(tài)電池的續(xù)航、快充和使用壽命。美國QuantumScape公司曾公布，他們研發(fā)的固態(tài)電池未來量產(chǎn)后最高續(xù)航達(dá)到2000公里，15分鐘可以充滿80%，使用壽命超過100萬公里。

簡而言之，戰(zhàn)斗力持久，回血快，壽命長。你說，這樣強(qiáng)悍的性能表現(xiàn)，誰不心動(dòng)。

“曲線救國”的半固態(tài)

當(dāng)然地指出，上面部分?jǐn)?shù)據(jù)源于實(shí)驗(yàn)室，等落實(shí)到規(guī)模化量產(chǎn)，這個(gè)過程還需要很長的時(shí)間。

具體是卡在什么地方呢？

一方面，全固態(tài)電池還有一些技術(shù)難點(diǎn)有待突破。

咱們可以粗略打個(gè)比方，把兩塊冰相碰，它們內(nèi)部物質(zhì)的接觸程度肯定不如混合兩杯水時(shí)充分。固態(tài)電解質(zhì)就存在這個(gè)問題，它的離子電導(dǎo)率遠(yuǎn)低于液態(tài)電解質(zhì)，反映在電池上，就是內(nèi)阻增大、倍率性能變差等。現(xiàn)在的固態(tài)電池普遍是高能量密度低倍率的，商用上許多密度360Wh/kg的產(chǎn)品，最大放電倍率只有3C，標(biāo)稱充電倍率好像是1C—1.5C，這樣的功率基本上帶不動(dòng)高性能車的發(fā)動(dòng)機(jī)。

此外，研究發(fā)現(xiàn)固態(tài)電池鋰枝晶可能會(huì)折斷，導(dǎo)致“死鋰”情況發(fā)生，降低電池容量。金屬鋰循環(huán)過程中出現(xiàn)多孔，體積無限膨脹。

另一方面，成本高也是制約全固態(tài)電池商業(yè)化的因素。有很多人吐槽咱們現(xiàn)在用的液態(tài)鋰電池貴，可你知道全固態(tài)電池的成本價(jià)格嗎，是它的四倍。

但這也難不倒電池企業(yè)。具體解決辦法就是在固體之間摻一點(diǎn)液體，通過在全固態(tài)電池內(nèi)部添加部分電解液來改善界面做成半固態(tài)電池。這樣一來，半固態(tài)電池就成為液態(tài)電池向全固態(tài)電池過渡的產(chǎn)品。

國內(nèi)的贛鋒、清陶能源、蜂巢能源等企業(yè)目前推出的產(chǎn)品本質(zhì)上都是半固態(tài)電池。

半固態(tài)電池工藝流程跟液態(tài)電池還是很接近的，對隔膜、電解液的需要仍然存在，只是一些與固態(tài)電解質(zhì)有關(guān)的關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)，材料和操作方式。但到全固態(tài)階段，將會(huì)告別隔膜與電解液環(huán)節(jié)，逐步取代現(xiàn)有體系。巧合的是，鋰電隔膜龍頭恩捷股份近日來股價(jià)走勢較為低迷。

工藝容易操作是半固態(tài)電池的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，另外液態(tài)電解液減少之后，電池安全也得到改善。但若是從技術(shù)角度講，半固態(tài)對于能量密度提升的幫助有限。

固態(tài)電解質(zhì)是核心

決定固態(tài)電池性能的核心關(guān)鍵是固態(tài)電解質(zhì)，它們現(xiàn)在有三類——聚合物、氧化物、硫化物。當(dāng)然，它們各有優(yōu)劣。

其中，高能聚合物體系還停留在實(shí)驗(yàn)室階段，較少被討論到。

目前比較主流的是氧化物體系，它的電導(dǎo)率適中，相對便宜，所以發(fā)展步調(diào)也最快。不過從性能而言，硫化物體系潛力最高，最有可能成為未來商用的終極技術(shù)路徑。它的離子導(dǎo)電率可以做到液態(tài)差不多的水準(zhǔn)，并且本身材料比較軟，跟負(fù)極接觸更充分，但是價(jià)格貴些，以及生產(chǎn)過程中容易產(chǎn)生硫化氫有毒氣體。

國外其實(shí)對固態(tài)電池的研究起源更早。

日本較早進(jìn)行布局，期望在固態(tài)電池方面實(shí)現(xiàn)彎道超車。如豐田，2010-2014年就出現(xiàn)了一波專利申請的熱潮，研究方向聚焦在硫化物體系固態(tài)電解質(zhì)。豐田、松下、京都大學(xué)、日本理化學(xué)研究院等38家汽車、電池、材料企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)聯(lián)合，計(jì)劃到 2030 年前后將固態(tài)電池組每千瓦時(shí)的成本降至鋰電池的 30％。

韓國擁有領(lǐng)先技術(shù)的三星 SDI 和 SK電池企業(yè)也選擇聯(lián)合研發(fā)固態(tài)電池。

BBA等歐美車企采取投資 Solid Power、Solid Energy Systems、Ionic Materials 、Quantum Scape 等初創(chuàng)公司的方式，期望從中獲得技術(shù)儲(chǔ)備，謀求在固態(tài)電池領(lǐng)域翻盤。如寶馬，除了自建電芯研發(fā)中心，另一方面也積極和 Solid Power 合作，有望于 2026 年實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池突破和量產(chǎn)。

國產(chǎn)全面提速

國外公司布局雖早，但在量產(chǎn)能力、產(chǎn)業(yè)鏈成熟度、新技術(shù)使用意愿及需求方面還是國內(nèi)更有優(yōu)勢，產(chǎn)業(yè)化應(yīng)該更快。

我國政府一直很關(guān)注固態(tài)電池，在新能源汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)劃中，提出希望到2030年，國內(nèi)液態(tài)電解質(zhì)可以演變?yōu)楣虘B(tài)。

各大企業(yè)也在你追我趕，以一種迅猛的勢頭全力沖刺。

像國內(nèi)的贛鋒走的是氧化物厚膜路線，它和孚能科技都已有中試生產(chǎn)線；清陶能源主攻氧化物體系，蓄力研發(fā)聚合物與硫化物體系。寧德時(shí)代也堅(jiān)持全固態(tài)方案，目前蓄力在硫化物體系的研究上。

2022 年，搭載半固態(tài)電池的車型陸續(xù)推出，如蔚來發(fā)布 ET7、東風(fēng)發(fā)布 E70、嵐圖發(fā)布追風(fēng)。據(jù)估計(jì)2024~2025 年半固態(tài)電池會(huì)迎來突破進(jìn)展。而寧德時(shí)代等企業(yè)表示，全固態(tài)電池預(yù)計(jì)在2030 年實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。未來，固態(tài)電池也會(huì)在高端應(yīng)用市場大顯身手，例如無人機(jī)、醫(yī)用等領(lǐng)域，由此再慢慢向動(dòng)力及消費(fèi)電池領(lǐng)域擴(kuò)展。

每次市場蛻變，都會(huì)有一波企業(yè)迎來機(jī)遇。上游諸如聚焦氧化物固態(tài)電解質(zhì)的如上海洗霸、東方鋯業(yè)、三祥新材；硫化物固態(tài)電解質(zhì)的如云南鍺業(yè)；添加劑方面的如瑞泰新材；負(fù)極材料里面的如硅寶科技、翔豐華；中游的如贛鋒鋰業(yè)、寧德時(shí)代、金龍羽、高樂股份、德爾股份、孚能科技等企業(yè)，市場前景充滿潛力。

雖然真正量產(chǎn)的浪潮還未來臨，但在產(chǎn)業(yè)提速過程中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都面臨革新。固態(tài)電池中的隔膜環(huán)節(jié)被替代，就是一個(gè)例子。舊有企業(yè)如何在趨勢中減少被淘汰的風(fēng)險(xiǎn)，值得深思。

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