中國儲能網(wǎng)訊：近年來，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、儲能系統(tǒng)、消費(fèi)電子及國防應(yīng)用等領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵力量。
為應(yīng)對這一技術(shù)變革，美國政府相繼發(fā)布了《美國鋰電池2021-2030國家藍(lán)圖》、《建立強(qiáng)大而有彈性的美國鋰電池供應(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)作新能源變革翻盤的“利器”。美、日、韓、歐洲各國對此都有相應(yīng)的戰(zhàn)略規(guī)劃與政策支持。
與此對應(yīng)的我國政府、產(chǎn)業(yè)界、學(xué)界對此都很熱心，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，對于固態(tài)電池?zé)嵝某潭瘸尸F(xiàn)：非電化學(xué)專業(yè)人士遠(yuǎn)比電化學(xué)專業(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)專業(yè)人士比較謹(jǐn)慎。
汽車企業(yè)對固態(tài)電池很激進(jìn)
車企方面，都將固態(tài)電池作為新的賣點(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，這對主推中高端車型的車企來說，尤其是中高端車型落后的車企來講，想當(dāng)然是一個(gè)最佳的賣點(diǎn)了，最佳超越拐點(diǎn)。
蔚來就是最早將固態(tài)電池作為宣傳點(diǎn)的車企之一。
早在2021年的NIO Day上，蔚來就發(fā)布了150kWh半固態(tài)電池包。
2023年12月 ，蔚來創(chuàng)始人李斌高調(diào)直播挑戰(zhàn)“電動(dòng)車1000 公里續(xù)航”，他駕駛搭載 150度半固態(tài)電池包的蔚來ET7，從上海抵達(dá)廈門龍掘東服務(wù)區(qū)，全程1044公里，平均百公里能耗13.2kWh。
在此之后，多家車企宣布半固態(tài)電池上車計(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。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?yán)m(xù)航里程超過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400wh/kg，體積能量密度超過820wh/L，容量超過75Ah。
同時(shí)，上汽的全固態(tài)電池已經(jīng)開啟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，新車預(yù)計(jì)將在2025年第二季度面世。
今年6月1日，2024未來汽車先行者大會(huì)上，智己汽車聯(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車型，今年10月份量產(chǎn)上車，能量密度超過300Wh/kg，續(xù)駛里程超過1000公里，為上汽和清陶聯(lián)合開發(fā)。
不過劉濤也表示，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上，可以實(shí)現(xiàn)純電續(xù)航300km+，把它放到純電動(dòng)汽車上，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年之后開始大規(guī)模生產(chǎn)。
地方政府對固態(tài)電池很熱情
固態(tài)電池絕對是電池領(lǐng)域內(nèi)新質(zhì)生產(chǎn)力的代表，從中央政府到地方政府，都對其發(fā)展給予很大的支持。
2020年10月，國務(wù)院發(fā)布《新能源汽車產(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》，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（征求意見稿）》，針對鋰電池、固態(tài)電池及儲能電池等關(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，并謀劃布局儲能和固態(tài)電池等未來產(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)，來推動(dòng)技術(shù)的發(fā)展。
從支持力度和方式來說，都相對具體且落地，這就給相關(guān)領(lǐng)域的企業(yè)和資本市場注入信心。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。
從資本市場表現(xiàn)看，2024年以來，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一浪。
據(jù)筆者不完全統(tǒng)計(jì)，今年前7個(gè)月國內(nèi)固態(tài)電池新增產(chǎn)能（含規(guī)劃、落地）超過142GWh，其中僅約1GWh為新增落地產(chǎn)能，分別來自輝能科技的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、它的工藝還沒有定型，或許會(huì)給一些公司彎道超車的機(jī)會(huì)。
更有投資人直接坦率地講：即便最后沒有成功，中間掙點(diǎn)估值也是好的，投資也是一門生意嘛！
頭部鋰電企業(yè)很謹(jǐn)慎
與地方政府和車企的熱情不同，頭部鋰電池企業(yè)對固態(tài)電池態(tài)度相對謹(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，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”作為評價(jià)體系）。
曾毓群進(jìn)一步解析這一評價(jià)體系，1代表剛開始涉足該領(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《金融時(shí)報(bào)》采訪時(shí)表示，“日本汽車制造商等鼓吹的電動(dòng)汽車固態(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，且仍然存在安全問題（比如電池在車禍中破裂導(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)還是有大量的問題，包括工程問題和界面問題?！?
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)電池的開發(fā)需要時(shí)間來完成在成本、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型，普及到中低端、經(jīng)濟(jì)型車型時(shí)間還很長。
廉玉波表示，磷酸鐵鋰電池發(fā)展至今20多年，其沉淀下來的穩(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，分成不同層級的車型來使用。
除了這兩家鋰電池行業(yè)的超級企業(yè)外，行業(yè)排名前十的企業(yè)對此都有布局與研發(fā)，只是都比較謹(jǐn)慎。
真正的電化學(xué)工程專家比企業(yè)家更謹(jǐn)慎
相對于鋰電池企業(yè)，真正的電化學(xué)工程專家對全固態(tài)電池的態(tài)度更為謹(jǐn)慎。
筆者遍訪國內(nèi)外研究固態(tài)電池的電化學(xué)專家學(xué)者，目前全固態(tài)電池面臨四大問題難解：
1，針對于全固態(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有一個(gè)能實(shí)際量產(chǎn)可行的組合體系來達(dá)到完美的解決方案，也更沒有文獻(xiàn)報(bào)道具有400wh/kg以上的能量密度，同時(shí)具備常溫常壓長壽命大倍率的報(bào)道，無論三元（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（或無鋰負(fù)極）體系。
特別是負(fù)極問題，無論是哪種負(fù)極，沒有哪家能解決充放電過程中巨大的體積變化而帶來的接觸性變差的物理問題，也就帶來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）。該問題如何解決？
2，鋰枝晶問題，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（相對于固液界面，固固界面的熱力學(xué)動(dòng)力學(xué)更差），未來解決之路在哪？
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)問題，目前還沒有徹底的解決方案，未來之路在哪？
4，固態(tài)電池的材料成本問題，以及工藝工程問題和相匹配的特殊設(shè)備比如等靜壓機(jī)問題（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)專家、學(xué)者對于固態(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：這些數(shù)據(jù)是在什么條件下測得？在董研究員回答是在外加壓力下測得后，大家都舒了一口氣，都在同一水平線上，沒被超越！
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。 我們對固態(tài)電池的未來充滿期待，但也要直面問題，認(rèn)真解決問題。
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！沒有材料的突破，就沒有真正意義上有價(jià)值的全固態(tài)電池。當(dāng)然，這并不妨礙全固態(tài)電池是未來電池技術(shù)的發(fā)展方向，只是對固態(tài)電池發(fā)展的節(jié)奏需理性看待。?
