中國工業報記者 張楠
4月12日，廣汽昊鉑「全固態」電池亮相廣汽科技日。這是繼4月8日智己L6釋出之後，固態電池又一次被推到了「風口浪尖」。目前包括北汽、福田、吉利、東風、賽力斯、蔚來、上汽、長安、廣汽等在內的中國車企，以及寶馬、大眾、豐田、日產、福特等國際車企都已釋出固態電池（含半固態、凝聚態、全固態等電池型別）商業化進展或計劃。固態電池真的進入商業化的爆發前夜了嗎？產業的商業化之路還有多遠？
來源：攝圖網
產業仍處早期階段
固態電池是一種使用固體電極和固體電解質的電池技術。 與傳統鋰離子電池和鋰離子聚合物電池使用的液態電解質不同，固態電池采用固態電解質來傳導離子，不具備可燃性，同時能搭配更高能正負極活性材料，可以大幅提升能量密度，從而延長續航裏程。
動力電池的能量密度是衡量電池容量的一個重要指標。 一款電池的能量密度越大，意味著在相同體積或重量下，電池可以儲存更多的能量。2022年6月23日，寧德時代釋出的麒麟電池，其能量密度達255Wh/kg，達到了液態電池的上限（公認的液態鋰離子電池的最高密度理論值為300Wh/kg）。2023年8月29日，上汽集團與其投資入股的清陶能源宣布，二者聯合開發的第一代固態電池已完成裝車試驗，單體能量密度達368Wh/kg，測試車輛最大續航裏程達到1083公裏，充電10分鐘續航增加400公裏。今年4月8日，該款電池在智己汽車釋出的新款電動汽車上實作量產。
事實上，新款智己L6搭載的這款準900V超快充「光年」固態電池，按照分類應屬於半固態電池。固態電池根據是否含電解液可以分為半固態電池和全固態電池，其中半固態電池電解液含量在10%以下，而全固態電池不含電解液。隨著固態電池中液態電解液添加量逐步減少，固態電解質含量增加，電池的能量密度和安全效能夠得到更大的提升。
雖然固態電池具備高安全性、高能量密度、長壽命等諸多優勢，其發展與產業化套用仍然受到多方面因素的限制。據中信證券梳理， 固態電池目前面臨的核心問題包括：一是成本居高，經濟性差；二是高電導率和良好加工效能難以兼顧；三是固態電解質與電極材料之間界面接觸差。
近年來，各大車企、動力電池廠商均在積極突破技術瓶頸，布局固態電池，如寧德時代、億緯鋰能、長安汽車等，均取得了不小的進展。
4月3日，蔚來釋出了150kWh的固態電池包， 采用固液混動電解質，屬於半固態電池。該電池包的能量密度達到360Wh，官方數據顯示CLTC（美國環保署制定的測試方法）續航裏程可達到1055公裏。
4月4日，太藍新能源對外宣布在固態電池技術領域取得重大突破， 成功研發出世界首塊車規級單體容量120Ah、實測能量密度高達720Wh/kg的超高能量密度體型化固態鋰金屬電池。
目前，固態電池技術處於產業化的早期階段。中商產業研究院分析， 2024年，半固態電池有望批次套用於新能源車市場，產業化持續加速。
中國科學院院士、清華大學教授歐陽明高 今年年初曾公開表示，全固態電池是公認的下一代電池的首選方案之一，也是下一代電池技術競爭的關鍵制高點，中國既要發展漸進性的半固態技術路線，也要防範激進型全固態技術路線帶來的顛覆性風險。
企業競相加速布局
與液態鋰離子電池產業鏈類似，固態電池產業鏈主要包括： 上遊基礎材料及裝置（原材料礦產、電芯材料以及生產裝置）；中遊電池包加工制備（電池封裝整合、電源管理系統方案設計）；下遊套用領域（新能源汽車、消費電子、儲能、電動工具等）。
固態電池與液態鋰離子電池主要區別在於固態電解質代替隔膜與電解液。此外，由於固態電池的電壓耐受能力更高，因此正負極及可選材料體系也較為豐富。
正極材料方面， 固態電池可以沿用傳統液態電池的正極材料體系，但由於固態電池具有更寬的電化學視窗，因此可以相容更高電壓的正極材料。近年來，得益於終端市場的強勢增長及海外出口增加帶動，中國正極材料市場整體呈快速增長態勢。資料顯示， 2023年，中國正極材料出貨量248萬噸，同比增長31%。
從企業出貨量來看， 2022年，湖南裕能市場份額近15%，排名第一；德方奈米排名第二；天津巴莫出貨量份額占比約5%，排名第三。 湖南裕能主要產品包括：磷酸鐵鋰、三元材料等鋰離子電池正極材料，目前以磷酸鐵鋰為主。德方奈米的核心產品是磷酸鹽系正極材料。天津巴莫以三元材料和鈷酸鋰為主，已具備年產106000噸正極材料的生產能力。
負極材料方面， 固態電池對高能量密度的要求，將促使負極材料從石墨負極向矽基負極發展，長遠將向金屬鋰負極叠代。受益於國內外新能源汽車等終端市場增長拉動，中國鋰電池相關行業發展快速，負極材料市場需求增大。
目前，已有多家企業布局固態電解質。例如， 上海洗霸 與中國科學院上海矽酸鹽研究所簽署固態電解質材料技術相關智慧財產權轉讓協定。 東方鋯業 的固態電池電解質包括：聚合物聚環氧乙烷、鋰的硫化物、氧化物鋰磷氧氮、鋰鑭鋯氧等。 三祥新材 專註於鋯系制品、鑄改新材料等工業新材料的研發、生產和銷售。
在新能源車套用領域， 多家車企已開始規劃固態電池裝車：廣汽計劃2026年實作量產；大眾計劃2025年實作量產；豐田計劃2025年推出搭載全固態電池車型，2030年實作量產。
在儲能套用領域， 得益於中國電化學儲能市場的快速發展，套用規模將持續擴大。據統計，2023年，中國新增並網執行的電化學儲能電站數量達到486座，新增裝機總量實作了歷史性的突破，總功率達到18.11GW。未來，隨著分布式光伏、分散式風電等分布式能源的大規模推廣，電化學儲能累計裝機量將繼續增長。
從前沿技術落地行程來看，寧德時代認為，通常要經歷三個階段：
一是必須確保技術理論上的可行性和實際的技術突破。
二是在產品制造階段，要保證產品的安全性、可靠性、一致性和品質。
三是產品必須具備市場競爭力，即價格合理，能夠被市場接受。
就固態電池技術而言，目前主要有三條技術路線，即氧化物、硫化物及聚合物路線。寧德時代董事長曾毓群 近期表示：「目前還有很多基本的科學問題待解決，如大多數固態電解質中的離子擴散速率與液態電解質存在數量級差異、固固界面難以始終保持良好接觸等，在突破這些科技問題後，還會遇到產業化的問題。我們非常重視固態電池，已經進行了多年的布局，最近加大了很多投入。」
稽核：余早早
責編：左宗鑫
編輯：胡娜
