中國儲能網(wǎng)訊：一大波關于固態(tài)電池領域的最新進展密集發(fā)布。
近日，華為公布了全新的固態(tài)電池專利，引發(fā)業(yè)界和市場廣泛關注。與此同時，東風汽車、奇瑞汽車、廣汽集團、寧德時代、太藍新能源等整車及供應鏈企業(yè)都紛紛發(fā)布了固態(tài)電池領域的最新進展。其中，廣汽集團已初步打通全固態(tài)電池全流程制造工藝，預計2026年將搭載于昊鉑車型。一時間，全固態(tài)電池成為車企電動化技術的“頂流”。
環(huán)球同此涼熱，固態(tài)電池在國際市場也有著相當高的熱度。11月22日，本田宣布將從2025年1月開始試生產純電動汽車使用的全固態(tài)電池，并首次公開自研全固態(tài)電池面向量產化的示范生產線。而豐田、日產以及韓國電池企業(yè)如LG、SK On、三星SDI等均宣布將在2026～2030年實現(xiàn)全固態(tài)電池量產。趕在量產前夜，一場全球范圍內的固態(tài)電池卡位賽已然打響。
中外熱捧固態(tài)電池 整車及供應商齊追
全固態(tài)電池正成為整車及供應鏈企業(yè)爭奪的熱點。
近日，華為公布了一項硫化物固態(tài)電解質新專利，即“摻雜硫化物材料及其制備方法、鋰離子電池”。該專利解決了金屬鋰負極與硫化物電解質界面的副反應問題，使得鋰離子電池具有較長的使用壽命。
寧德時代近期也公布了3件全固態(tài)電池專利，分別為“改性固態(tài)電解質及其制備方法、固態(tài)電池及用電裝置”，“固態(tài)電解質膜及其制備方法、固態(tài)電池、用電裝置”和“固態(tài)電池單體及其制造方法”。寧德時代董事長曾毓群表示，與競爭對手相比，寧德時代的研究“領先一大步”。
與此同時，整車企業(yè)對于研發(fā)固態(tài)電池也是熱情高漲，一些企業(yè)已經(jīng)推出了概念車或樣車。在近日舉行的廣州車展上，奇瑞獵風概念車首發(fā)亮相，成為奇瑞汽車旗下第一款搭載全固態(tài)電池的車型。“該全固態(tài)電池支持800V高壓快充，純電續(xù)駛里程超過1500公里?！逼嫒鹌嚬煞萦邢薰緢?zhí)行副總經(jīng)理高新華告訴《中國汽車報》記者，奇瑞自研的這款固態(tài)電池，能量密度超600Wh/kg。充電5分鐘可增加續(xù)駛里程400公里，完全充滿電只需15～18分鐘。
今年9月，東風汽車集團有限公司（以下簡稱“東風汽車”）在東風汽車科技周期間透露，公司即將量產能量密度350Wh/kg的固態(tài)電池產品，并將加速自研能量密度突破550Wh/kg的下一代全固態(tài)電池。廣汽集團近日宣布，自研的全固態(tài)電池采用100％固態(tài)電解質，能量密度超過350Wh/kg，150周循環(huán)后電池容量保持在90％以上。據(jù)稱，該電池具有超高能量密度、超高安全性及大容量全固態(tài)電芯三大核心優(yōu)勢，將為新能源汽車提供更為可靠的續(xù)駛和安全保障。同時，長安汽車攜手太藍新能源共同發(fā)布了無隔膜固態(tài)鋰電池技術，不僅能有效抑制高溫、過充、擠壓等因素誘發(fā)的熱失控，也可從根本上提升電池安全等級。此外，上汽、比亞迪、吉利、長城等車企，以及國軒高科、億緯鋰能、贛鋒鋰業(yè)、欣旺達等供應鏈企業(yè)也在大力布局全固態(tài)電池。
“盡管目前行業(yè)尚無完全統(tǒng)一的標準，但通常情況下我們將能量密度低于350Wh/kg的固態(tài)電池稱為半固態(tài)電池?！鄙綎|省電池工業(yè)協(xié)會顧問謝瑜忠向《中國汽車報》記者介紹，一般而言，能量密度大于350Wh/kg的可稱為全固態(tài)電池。不過，由于各大企業(yè)之間在技術路線、電池結構、制造工藝等方面不一，因此也存在一定的個體差異。而能量密度大于400Wh/kg以上的固態(tài)電池，基本上就可以稱作是全固態(tài)電池。
國外整車及供應鏈企業(yè)同樣也對研發(fā)全固態(tài)電池“上頭”。與目前量產的常規(guī)液態(tài)鋰離子電池相比，本田的全固態(tài)電池將使電動汽車的續(xù)駛里程增加2倍，電池成本也將大幅下滑。本田計劃在今后幾年銷售的新車中開始搭載全固態(tài)電池，并考慮未來將其應用于摩托車和電動飛機等更多領域，通過規(guī)?；慨a來降低成本。近日，本田首次公開了位于日本栃木縣的本田技術研究所的全固態(tài)電池量產示范生產線，其建筑面積約為27400平方米，投資額約合人民幣20億元。
據(jù)悉，豐田汽車研發(fā)的高性能全固態(tài)電池已獲得日本經(jīng)濟產業(yè)省的認定。這意味著豐田自研的全固態(tài)電池即將進入量產階段。與傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池不同，豐田的全固態(tài)電池采用純固態(tài)電解質，有效降低了電池短路和漏液的風險。豐田表示，這種固態(tài)電池充電速度快，僅需10分鐘即可充滿，續(xù)駛里程有望超過1200公里。
截至目前，除本田、豐田之外，日產、三星SDI等日韓企業(yè)的全固態(tài)電池也進入了試制階段。奔馳、大眾和通用汽車等歐美企業(yè)也在積極布局這一領域。此外，還有不少創(chuàng)業(yè)公司憑借技術創(chuàng)新和積累闖入這一賽道，繼而被車企巨頭看中。例如，早在2014年，大眾汽車就深度投資了美股上市的固態(tài)電池企業(yè)Quantum Scape，持有其5％的股份；2018年、2020年大眾汽車連續(xù)兩次向該公司注資，成為其最大股東。而梅賽德斯-奔馳和Stellantis集團投資的美國固態(tài)電池初創(chuàng)企業(yè)Factorial近期也推出了全固態(tài)電池樣品，能量密度達450Wh/kg。
“不難發(fā)現(xiàn)，從整車企業(yè)到供應鏈企業(yè)及創(chuàng)業(yè)公司，從中國到歐美日韓，全固態(tài)電池領域的競爭正在悄然升溫?！比A東汽車新材料技術研究院研究員林澍文向《中國汽車報》記者談到，全固態(tài)電池產業(yè)競爭正逐漸走向如火如荼的新態(tài)勢，這將促進全固態(tài)電池的技術研發(fā)不斷加速，也有利于推動全固態(tài)電池量產上車時間早日到來。
最早2026年量產裝車 2030年前大批量生產
在全固態(tài)電池新賽道的競爭中，量產時間是一個繞不開的目標，從已經(jīng)公布的量產時間節(jié)點上，也能感受到競爭正日趨白熱化。與此同時，量產時間也是相關企業(yè)在全固態(tài)電池領域研發(fā)實力的一種體現(xiàn)。
“奇瑞的目標是，2026年實現(xiàn)全固態(tài)電池上車，2027年批量上市?！备咝氯A表示，目前，奇瑞汽車正在緊鑼密鼓對一些技術及工藝問題進行攻關研發(fā)。
國內相關企業(yè)發(fā)布的量產時間，大多在2026～2030年之間。東風汽車此前的計劃是，2026年實現(xiàn)固態(tài)電池裝車，2028年量產上市。廣汽集團預計，其全固態(tài)電池產品將于2026年正式裝車，并搭載于昊鉑車型上。比亞迪則計劃2026年發(fā)布搭載全固態(tài)電池的新純電平臺和車型；從2027年起，針對中高端電動汽車領域小批量生產硫化物全固態(tài)電池，并在2030年將其應用于主流電動車型上。上汽集團提出，其聯(lián)合研發(fā)的全固態(tài)電池2026年開始交付，2027年量產裝車。小鵬汽車表示，2027年實現(xiàn)全固態(tài)電池小批量裝車，2028年量產。
除此之外，還有多家動力電池廠商公布了全固態(tài)電池的量產時間，如欣旺達計劃在2026年實現(xiàn)全固態(tài)電池的商業(yè)化量產；寧德時代計劃在2027年啟動固態(tài)電池的小規(guī)模生產；中創(chuàng)新航計劃于2027年開始固態(tài)電池小批量裝車；太藍新能源無隔膜半固態(tài)電池計劃于2026年實現(xiàn)裝車驗證，2027年實現(xiàn)批量生產……
而國外的全固態(tài)電池量產時間，與國內大致相同。其中，本田已經(jīng)明確將從2025年1月開始試生產全固態(tài)電池，并計劃未來幾年在銷售的新車上開始搭載全固態(tài)電池。日產汽車也在日本橫濱工廠開發(fā)了一條新的全固態(tài)電池試生產線，預計2025年試生產，2028年推出搭載該電池的量產電動汽車。
豐田方面透露，其自研的全固態(tài)電池預計2026年開啟量產，比去年宣布的2027至2028年有所提前。該公司還表示，2030年左右其全固態(tài)電池將進入大規(guī)模生產階段。日本松下公司則于去年12月首次公開固態(tài)電池原型產品，預計2029年前量產。
此外，韓國電池企業(yè)LG、SK On、三星SDI等均宣布，將在2027～2030年實現(xiàn)全固態(tài)電池的量產。其中，韓國三星SDI發(fā)布全固態(tài)電池量產規(guī)劃，預計2027年量產；SK On的目標是2026年生產出原型產品，2028年實現(xiàn)商業(yè)化；由于技術瓶頸，LG新能源首次量產聚合物全固態(tài)電池的時間從2026年推遲到2030年。
“多國相關企業(yè)正在跑步進入全固態(tài)電池領域，爭取在這一行業(yè)技術競爭制高點上占據(jù)一席之地。”林澍文談到，從相關企業(yè)的量產時間上不難看出，國內外對于全固態(tài)電池的競爭從2025年之后將逐漸白熱化。
“從相關企業(yè)公布的量產時間看，今后幾年全固態(tài)電池的市場競爭將呈現(xiàn)新格局。”浙江大學新能源協(xié)同創(chuàng)新中心研究員林弘昌在接受《中國汽車報》記者采訪時表示，從市場層面看，未來幾年隨著全固態(tài)電池量產并進入市場，市場競爭格局將發(fā)生新的變化。盡管2030年前全固態(tài)電池或許只占動力電池市場的10％左右，但在一定程度上，其將在很大程度上決定著電動汽車市場的走向。從產品層面看，全固態(tài)電池的量產及裝車應用，也必將推動電動汽車、動力電池產業(yè)及產業(yè)鏈發(fā)生較大改變，為電動汽車的發(fā)展注入新的動能。
三大路線各有布局 技術呈多元化發(fā)展
在已知的多種動力電池技術路線中，與現(xiàn)有的液態(tài)鋰離子電池相比，全固態(tài)電池各項技術指標實現(xiàn)了全面提升。正因如此，越來越多的中外企業(yè)都開始熱捧固態(tài)電池。中國科學院院士、清華大學教授歐陽明高明確表示：“全固態(tài)電池是公認的下一代電池的首選方案之一，也將成為下一代電池技術競爭的關鍵制高點?！?
在全球范圍內，全固態(tài)電池作為下一代電池技術的有力競爭者，正吸引著全球車企和投資者的目光。從固態(tài)電解質分類看，全固態(tài)電池技術路線主要有聚合物固態(tài)電池、氧化物固態(tài)電池和硫化物固態(tài)電池三種。此外，還有鹵化物等較少被采用的技術路線。
不同的技術路線各有其優(yōu)缺點。林澍文談到，聚合物固態(tài)電解質的優(yōu)點是加工相對較為容易，缺點是在室溫下導電率低，需要加熱到60℃高溫才能正常充放電，能量上限不高，升溫后離子電導率大幅提高但會增加能量消耗導致成本上升。氧化物電解質的優(yōu)點在于具有較好的導電性和穩(wěn)定性，離子電導率比聚合物更高，熱穩(wěn)定性高達1000℃左右，機械穩(wěn)定性和電化學穩(wěn)定性等綜合性能較好；其缺點是相比硫化物固態(tài)電解質，離子電導率偏低，使得氧化物固態(tài)電池在性能提升過程中會遇到容量、倍率性能受限等一系列問題，但還是較有開發(fā)價值。硫化物電解質的優(yōu)點是離子電導率較高，機械性能較好，并且電化學穩(wěn)定窗口較寬，工作性能表現(xiàn)優(yōu)異，在全固態(tài)電池中開發(fā)價值較大；缺點是對正極的適配性差，內阻較大，同時制造工藝較為復雜。此外，鹵化物固態(tài)電解質的優(yōu)勢主要是高離子電導率、較寬電化學窗口，能夠在更高的電壓下穩(wěn)定工作，但同樣存在制備工藝成本較高，需要不菲的研發(fā)和產業(yè)化投入。
“前些年各國關于全固態(tài)電池的技術路線相對單一，但近年來呈現(xiàn)多元化發(fā)展趨勢?！蔽鞅惫I(yè)大學新能源應用技術研究中心研究員于冬生向記者表示，日本企業(yè)在固態(tài)電池技術上的研發(fā)起步較早。早在2010年，豐田就聲稱在研發(fā)續(xù)駛里程可超過1000公里的全固態(tài)電池。日本企業(yè)主要采用硫化物技術路線，在硫化物全固態(tài)電池技術上的專利數(shù)量領先，豐田汽車公司更是擁有超過1300件相關專利，是目前全球擁有固態(tài)電池專利最多的企業(yè)。不過，松下也在研究較為冷門的鹵化物技術路線。而韓國企業(yè)在固態(tài)電池技術上的研發(fā)策略較為多元化，主要有氧化物和硫化物路線。美國企業(yè)以科技企業(yè)為主導，同樣是多元化布局。例如，Quantum Scape、Solid Power和Factorial等，皆已在固態(tài)電池技術上取得了顯著進展，部分企業(yè)已經(jīng)開始小批量生產原型電池并送樣測試。歐洲企業(yè)主要布局聚合物電解質路線，同時也有一些企業(yè)涵蓋硫化物、聚合物以及氧化物等技術路線。歐洲的初創(chuàng)企業(yè)在固態(tài)電池技術上也表現(xiàn)出色，推動了多種技術路線的研發(fā)。
“盡管相比一些國外企業(yè)，尤其是日本企業(yè)，我國企業(yè)進入固態(tài)電池領域的時間相對較晚，但如今在技術路線上幾乎是百花齊放，且創(chuàng)新速度較快?！痹谥x瑜忠看來，聚合物、氧化物和硫化物三種技術路線幾乎都可以在國內都找到對應的研究企業(yè)，像華為的固態(tài)電池專利屬硫化物技術路線，同賽道上還有寧德時代、弗迪電池、格林美、恩捷股份等相關企業(yè)；氧化物技術路線的相關企業(yè)包括清陶能源、衛(wèi)藍新能源、當升科技等；聚合物技術路線企業(yè)中，欣旺達計劃在2025年完成第三代聚合物復合全固態(tài)電池的研發(fā)，其第四代全固態(tài)電池能量密度將達到700Wh/kg。值得注意的是，如今國內一些相關企業(yè)在全固態(tài)電池技術創(chuàng)新中，正在將不同的技術路線進行融合創(chuàng)新，如太藍新能源已經(jīng)成功開發(fā)出性能良好的氧化物-聚合物混合固態(tài)電解質材料，清陶能源第二代固態(tài)電池則整合了氧化物、鹵化物和聚合物材料等。
具備產業(yè)鏈及市場優(yōu)勢 我國有望后來居上
可以說，自從電動汽車誕生以來，人們就一直在尋找既有較高能量密度、又具備安全可靠及壽命長、充電便利等優(yōu)良性能的動力電池。
“相比現(xiàn)有的液態(tài)鋰離子和半固態(tài)電池，全固態(tài)電池的優(yōu)勢更為突出。”謝瑜忠談到，全固態(tài)電池的高能量密度、安全性是其最顯著的優(yōu)勢之一。這也意味著在相同體積下，全固態(tài)電池能夠提供更多能量，從而延長設備的使用時間或增加電動汽車的續(xù)駛里程。在一定程度上可以將固態(tài)電池做得體積更小，從而助力整車輕量化。因此，固態(tài)電池對于要求輕量化、能量密度高、耐高低溫、安全要求更高的飛行汽車更具實用價值。同時，由于采用全固態(tài)電解質，電池基本避免了起火和爆炸的風險。此外，全固態(tài)電池在低溫下也能保持穩(wěn)定的性能，幾乎沒有液體電解質低溫凍結的問題。全固態(tài)電池還具備良好的快速充電能力。由于固態(tài)電解質允許鋰離子更快地遷移，全固態(tài)電池可以在短時間內充滿電，在15分鐘內即可充滿80％的電量，而傳統(tǒng)液態(tài)、半固態(tài)鋰離子電池通常需要更長的充電時間。目前，技術研發(fā)的重點集中在克服全固態(tài)電池各種技術路線的固有短板、生產工藝及設備成本高企、對車型的適應性設計等方面。
現(xiàn)階段，中外全固態(tài)電池產業(yè)發(fā)展可謂是各有千秋。“從技術發(fā)展和市場角度看，全固態(tài)電池的競爭大致可以看作有中國、日韓及歐美三大陣營，且都有各自一定的優(yōu)勢?！痹谟诙磥?，日韓企業(yè)的全固態(tài)電池研發(fā)起步較早，具備明顯的先發(fā)優(yōu)勢。而且，日本政府對全固態(tài)電池技術開發(fā)給予了大力扶持，此前日本政府已投入超過2000億日元資金支持，目標是在2030年實現(xiàn)全固態(tài)電池的商業(yè)化，計劃目標能量密度為500Wh/kg。豐田、本田、日產等車企在全固態(tài)電池研發(fā)中，更加注重與整車性能的融合，也積累了一定優(yōu)勢，能夠更有效地優(yōu)化電動汽車的整體性能，提升產品的市場競爭力。歐美在全固態(tài)電池研發(fā)方面以初創(chuàng)企業(yè)為主，研發(fā)也在不斷加速。在初步概念驗證的A樣、接近最終產品測試的B樣、滿足特定要求的客戶認可樣品C樣3個階段中，Solid Power已在2023年生產出A樣品，并交付給寶馬進行測試，計劃今年進入A-2樣階段；Quantum Scape于2023年二季度開始向客戶發(fā)送A0樣品，F(xiàn)actorial Energy電池產品也進入了A樣送樣階段。
“雖然我國在全固態(tài)電池研發(fā)方面并不具備先發(fā)優(yōu)勢，但我們的比較優(yōu)勢是產業(yè)鏈、供應鏈發(fā)展較快，產品成形和應用較快?！绷咒恼J為，一方面，從車企、電池企業(yè)、材料企業(yè)甚至機械加工設備企業(yè)等，我國整個產業(yè)鏈企業(yè)幾乎都有積極參與者，已經(jīng)逐漸形成了較為完整的產業(yè)鏈、供應鏈。有了這一基礎，將來進入量產階段，有望以較快的速度降低成本。另一方面，相關企業(yè)對于全固態(tài)電池的應用有著很高的積極性，同時國內新能源汽車產銷量持續(xù)以較大幅度增長，為全固態(tài)電池的研發(fā)、量產、商業(yè)化應用提供了得天獨厚的條件和環(huán)境，這是國外所無法比擬的。而且，國內相關企業(yè)都在以更高的投入、更快的速度去開發(fā)全固態(tài)電池，我們有望像鋰離子電池一樣，在全固態(tài)電池領域也形成自己的技術、市場和產業(yè)優(yōu)勢。目前，國內相關企業(yè)的全固態(tài)電池產品能量密度目標基本上都在550Wh/kg～720Wh/kg左右。
在新興產業(yè)發(fā)展上，如果有政策支持，與企業(yè)的積極性形成合力，將成為產業(yè)發(fā)展的巨大推動力?！拔覈鴮τ诎l(fā)展全固態(tài)電池的政策支持力度在不斷加大，政策優(yōu)勢正在逐漸顯現(xiàn)?！绷趾氩硎?，2020年10月，國務院發(fā)布的《新能源汽車產業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021～2035年）》中，首次將固態(tài)電池列入行業(yè)發(fā)展重點；2023年1月，工信部等六部門聯(lián)合發(fā)布的《關于推動能源電子產業(yè)發(fā)展的指導意見》中，進一步提出加強固態(tài)電池標準體系研究；今年以來，不僅有國家層面的政策，而且北京、重慶、青海、鄭州等地出臺的相關產業(yè)政策中，都提出了支持全固態(tài)電池加快發(fā)展的舉措。
與此同時，在參與研發(fā)、應用及市場布局的企業(yè)中，既有“國家隊”，也有“地方隊”，還有民營企業(yè)，技術路線上也不拘泥于傳統(tǒng)的模式，而是結合實際進行融合創(chuàng)新。如果把這些因素疊加、積累起來，就會發(fā)現(xiàn)我國在全固態(tài)電池產業(yè)發(fā)展上，正在積聚越來越多的發(fā)展優(yōu)勢。
全固態(tài)電池的使用載體主要是新能源汽車，而我國在新能源汽車發(fā)展上獨具優(yōu)勢?！耙浞掷梦覈履茉雌嚦笫袌龅莫氂袟l件，既要堅持自主創(chuàng)新，也要加強中外交流，從中汲取先進經(jīng)驗，并積極參與國際標準制定，力爭在全固態(tài)電池的國際競爭中貢獻更多中國智慧，形成競爭優(yōu)勢?！绷趾氩龔娬{。
