撰文/ 玖 零
設(shè)計(jì)/ 趙昊然
4月10日，上汽集團(tuán)在“上汽之夜”發(fā)布會(huì)上投下了一顆重磅炸彈：“我們的新一代全固態(tài)電池將在今年底量產(chǎn)裝車(chē)，2027年‘光啟電池’正式落地?！倍潭處拙湓?huà)，將全固態(tài)電池這一原本只在實(shí)驗(yàn)室和行業(yè)前沿討論的話(huà)題，推向了公眾視野的聚光燈下。
上汽與清陶能源聯(lián)合研發(fā)的這款全固態(tài)電池，其能量密度突破400Wh/kg，能夠儲(chǔ)存的電量大幅超過(guò)以往的傳統(tǒng)電池。同時(shí)，其體積能量密度達(dá)到820Wh/L，在空間利用效率上優(yōu)勢(shì)明顯，能顯著提升汽車(chē)設(shè)計(jì)的空間布局和輕量化設(shè)計(jì)效果。
在安全性方面，這款固態(tài)電池在針刺測(cè)試和200℃熱箱環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)了“零起火、零爆炸”，有望打破人們對(duì)于電池安全的擔(dān)憂(yōu)。
在低溫性能上，其低溫容量保持率超過(guò)90%，在-20℃的極寒環(huán)境下，續(xù)航衰減能夠控制在10%以?xún)?nèi)，大大拓寬了電動(dòng)汽車(chē)的使用地域和季節(jié)范圍，讓電動(dòng)汽車(chē)在寒冷地區(qū)也能如魚(yú)得水。
固態(tài)電池的技術(shù)突破并非個(gè)例。
就在上汽之夜的三天前，全球最大鋰礦企業(yè)贛鋒鋰業(yè)宣布其4GWh固態(tài)電池生產(chǎn)線(xiàn)正式投產(chǎn)，并且搭載該電池的東風(fēng)E70出租車(chē)已經(jīng)完成了長(zhǎng)達(dá)230萬(wàn)公里的路試，為固態(tài)電池在實(shí)際運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景中的應(yīng)用提供了有力的數(shù)據(jù)支撐。
放眼國(guó)際，豐田與松下合資的Prime Planet Energy & Solutions同樣不甘示弱，宣布將全固態(tài)電池的量產(chǎn)時(shí)間提前至2027年，他們所設(shè)定的目標(biāo)續(xù)航里程更是達(dá)到1200公里，這無(wú)疑為全球固態(tài)電池的發(fā)展注入了一劑強(qiáng)心針，將激發(fā)更多企業(yè)在這一領(lǐng)域加速探索的決心。
技術(shù)革命：從液態(tài)到固態(tài)的范式轉(zhuǎn)換
固態(tài)電池的出現(xiàn)，徹底顛覆了傳統(tǒng)鋰電池的底層架構(gòu)，帶來(lái)了從材料體系、性能指標(biāo)到生產(chǎn)工藝的全方位變革。
1.1 材料體系的顛覆
在固態(tài)電池的研發(fā)進(jìn)程中，存在硫化物、氧化物、聚合物等三條技術(shù)路線(xiàn)，在這場(chǎng)技術(shù)競(jìng)賽中各顯神通。
豐田、寧德時(shí)代等行業(yè)巨頭主攻的硫化物路線(xiàn)，以其接近液態(tài)電池的高離子電導(dǎo)率（10?2S/cm）脫穎而出。
高離子電導(dǎo)率意味著離子在電池內(nèi)部能夠更加順暢地移動(dòng)，從而提升電池的充放電效率和性能。不僅如此，硫化物路線(xiàn)在能量密度上極具潛力，實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)顯示其能量密度可達(dá)500Wh/kg以上。
不過(guò)，硫化物材料遇水會(huì)生成劇毒的硫化氫氣體，這一特性對(duì)生產(chǎn)環(huán)境提出了近乎苛刻的要求。生產(chǎn)車(chē)間必須保持絕對(duì)的干燥和無(wú)氧環(huán)境，每一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)都需要配備高精度的環(huán)境監(jiān)測(cè)和控制設(shè)備，這無(wú)疑大大增加了生產(chǎn)成本和技術(shù)難度。
比亞迪則另辟蹊徑，選擇了氧化物路線(xiàn)，以鋰鑭鋯氧（LLZO）為代表的氧化物電解質(zhì)在熱穩(wěn)定性方面表現(xiàn)卓越。
在高溫環(huán)境下，氧化物電解質(zhì)能夠保持穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)和性能，不會(huì)像一些其他材料那樣出現(xiàn)性能衰減甚至結(jié)構(gòu)崩塌的情況。這一特性使得氧化物路線(xiàn)在適配高鎳三元正極材料時(shí)具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，高鎳三元正極材料雖然能夠提升電池的能量密度，但對(duì)電池的熱穩(wěn)定性要求也極高，氧化物電解質(zhì)與高鎳三元正極材料的結(jié)合，為提升電池整體性能提供了一種可靠的方案。
上汽采用的聚合物路線(xiàn)同樣獨(dú)具特色。聚合物材料具有柔性的離子傳輸結(jié)構(gòu)，使得它在工藝兼容性上表現(xiàn)出色。
與傳統(tǒng)的液態(tài)電池生產(chǎn)工藝相比，聚合物路線(xiàn)能夠更好地適應(yīng)現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備和工藝，在生產(chǎn)過(guò)程中不需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行大規(guī)模的改造和升級(jí)，從而降低了生產(chǎn)轉(zhuǎn)型的成本和難度。同時(shí)，柔性的離子傳輸結(jié)構(gòu)還能夠在一定程度上緩解電池在充放電過(guò)程中由于體積變化產(chǎn)生的應(yīng)力問(wèn)題，提高電池的循環(huán)壽命。
1.2 性能指標(biāo)的躍遷
相較于傳統(tǒng)的液態(tài)鋰電池，固態(tài)電池在性能指標(biāo)上實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。
在能量密度方面，當(dāng)前主流液態(tài)電池能量密度約250~300Wh/kg，而固態(tài)電池在實(shí)驗(yàn)室中的樣品已經(jīng)突破了600Wh/kg的大關(guān)，帶來(lái)的直接影響就是電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)航里程的大幅提升。
奇瑞推出的“鯤鵬全固態(tài)電池”，其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)1500公里的續(xù)航里程，能夠滿(mǎn)足大多數(shù)消費(fèi)者長(zhǎng)途出行的需求，徹底打破了電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)航不足的瓶頸。廣汽埃安的昊鉑車(chē)型也計(jì)劃在2026年搭載全固態(tài)電池，實(shí)現(xiàn)續(xù)航突破1000公里，屆時(shí)，消費(fèi)者在城市通勤和短途旅行中，將不再為續(xù)航問(wèn)題而擔(dān)憂(yōu)。
安全性一直是電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展過(guò)程中的核心關(guān)注點(diǎn)。固態(tài)電解質(zhì)的不燃特性，使得電池在面對(duì)針刺、擠壓等極端測(cè)試時(shí)，表現(xiàn)出了極高的安全性。
比亞迪的測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，其全固態(tài)電池在熱失控風(fēng)險(xiǎn)上相較于液態(tài)電池降低了90%。在針刺測(cè)試中，傳統(tǒng)液態(tài)電池可能會(huì)因?yàn)獒槾虒?dǎo)致電解液泄漏、短路，進(jìn)而引發(fā)起火爆炸，而固態(tài)電池由于沒(méi)有易燃的電解液，即使受到針刺，也能保持穩(wěn)定，不會(huì)發(fā)生起火爆炸等危險(xiǎn)情況。在擠壓測(cè)試中，固態(tài)電池同樣能夠承受更大的壓力而不發(fā)生安全事故，為電動(dòng)汽車(chē)的安全行駛提供了堅(jiān)實(shí)的保障。
快充能力是衡量電池性能的重要指標(biāo)，固態(tài)電池在這方面同樣展現(xiàn)出了巨大的潛力。
豐田計(jì)劃在2027年量產(chǎn)的固態(tài)電池車(chē)型，支持10分鐘充電1200公里的超快充能力，這一充電效率相較于當(dāng)前的電動(dòng)汽車(chē)充電速度提升了3倍之多。在未來(lái)的高速公路服務(wù)區(qū)，電動(dòng)汽車(chē)只需要短暫停留10分鐘，就能補(bǔ)充足夠的電量繼續(xù)行駛上千公里，這將極大地提升電動(dòng)汽車(chē)的使用便利性，讓電動(dòng)汽車(chē)的使用體驗(yàn)更加接近甚至超越燃油汽車(chē)。
1.3 生產(chǎn)工藝的變革
傳統(tǒng)液態(tài)電池所采用的濕法涂布工藝，在面對(duì)固態(tài)電池的生產(chǎn)需求時(shí)，逐漸暴露出了其局限性。
濕法涂布工藝需要使用大量的溶劑來(lái)溶解電極材料和粘結(jié)劑，然后將其涂布在電極基體上，再經(jīng)過(guò)干燥等一系列復(fù)雜的工序。這一過(guò)程不僅能耗高，而且溶劑的回收和處理也是一個(gè)難題，對(duì)環(huán)境造成了一定的壓力。
為了解決這些問(wèn)題，各大企業(yè)紛紛投入研發(fā)力量，探索適合固態(tài)電池生產(chǎn)的新工藝。
寧德時(shí)代開(kāi)發(fā)的干法電極技術(shù)，為固態(tài)電池的生產(chǎn)帶來(lái)了新的思路。干法電極技術(shù)通過(guò)將固態(tài)電解質(zhì)粉體與活性材料直接混合壓制，省去了溶劑的使用和回收環(huán)節(jié)，這不僅大大降低了生產(chǎn)過(guò)程中的能耗，減少了對(duì)環(huán)境的污染，還提高了生產(chǎn)效率。據(jù)測(cè)算，采用干法電極技術(shù)，能耗可降低30%以上。
清陶能源則另辟蹊徑，研發(fā)出了磁控濺射技術(shù)。磁控濺射技術(shù)能夠在納米級(jí)精度上沉積固態(tài)電解質(zhì)薄膜，這一技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于能夠精確控制電解質(zhì)薄膜的厚度和質(zhì)量，有效解決了固固界面接觸難題。在固態(tài)電池中，固態(tài)電解質(zhì)與正負(fù)極之間的界面接觸質(zhì)量直接影響電池的性能和壽命，磁控濺射技術(shù)通過(guò)精準(zhǔn)的薄膜沉積，使得固固界面的接觸更加緊密和均勻，從而提升了電池的整體性能。
產(chǎn)業(yè)競(jìng)速：車(chē)企與資本的“軍備競(jìng)賽”
2.1 車(chē)企的戰(zhàn)略卡位
全球各大車(chē)企紛紛以固態(tài)電池為支點(diǎn)，全力投入到這場(chǎng)技術(shù)革命中，試圖占據(jù)有利的的競(jìng)爭(zhēng)地位。
比亞迪一直以來(lái)都在電池技術(shù)研發(fā)方面投入巨大。目前，比亞迪計(jì)劃在2027年啟動(dòng)硫化物全固態(tài)電池的示范裝車(chē)項(xiàng)目，其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)能量密度達(dá)到400Wh/kg。在固態(tài)電池研發(fā)過(guò)程中，比亞迪不僅在材料體系上進(jìn)行深入研究，還注重與上下游企業(yè)的合作，通過(guò)整合資源，提升自身在固態(tài)電池領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力。
長(zhǎng)安汽車(chē)同樣不甘落后，其推出的“金鐘罩”電池計(jì)劃在2027年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，目標(biāo)續(xù)航里程超過(guò)1500公里。長(zhǎng)安汽車(chē)在固態(tài)電池研發(fā)方面，采用了產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的模式，與國(guó)內(nèi)多所知名高校和科研機(jī)構(gòu)合作，共同攻克技術(shù)難題。同時(shí)，長(zhǎng)安汽車(chē)還加大了在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)的投入，建設(shè)了先進(jìn)的固態(tài)電池生產(chǎn)線(xiàn)，為實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)做好充分準(zhǔn)備。
在國(guó)際市場(chǎng)上，奔馳聯(lián)合Factorial Energy，計(jì)劃在2026年推出搭載固態(tài)電池的EQS車(chē)型。通過(guò)與Factorial Energy的合作，奔馳能夠充分利用對(duì)方在固態(tài)電池技術(shù)方面的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合自身在汽車(chē)設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)，打造出具有競(jìng)爭(zhēng)力的高端電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)品。
2.2 供應(yīng)鏈的重構(gòu)
固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程如同一場(chǎng)蝴蝶效應(yīng)，將引發(fā)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)鏈的全面重構(gòu)。
在上游材料環(huán)節(jié)，隨著固態(tài)電池對(duì)鋰、硫、硅等材料需求的激增，相關(guān)產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇。鋰作為電池的核心材料，其需求量在固態(tài)電池時(shí)代將大幅增加。
天齊鋰業(yè)、贛鋒鋰業(yè)等鋰礦巨頭紛紛加大在全球范圍內(nèi)的鋰礦開(kāi)采力度，同時(shí)積極布局固態(tài)電池材料的研發(fā)和生產(chǎn)。例如，贛鋒鋰業(yè)不僅在鋰金屬負(fù)極材料方面取得了重要突破，還通過(guò)投資和合作等方式，與上下游企業(yè)建立了緊密的合作關(guān)系，確保原材料的穩(wěn)定供應(yīng)。
由于硫化物路線(xiàn)在固態(tài)電池研發(fā)中的廣泛應(yīng)用，鋯材料的需求也出現(xiàn)了爆發(fā)式增長(zhǎng)。鋯在硫化物電解質(zhì)中起到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)和提升性能的關(guān)鍵作用，因此，鋯材料的生產(chǎn)企業(yè)迎來(lái)了新的市場(chǎng)需求。一些企業(yè)開(kāi)始加大在鋯礦開(kāi)采和加工方面的投入，同時(shí)積極研發(fā)新型的鋯基材料，以滿(mǎn)足固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求。
中游設(shè)備領(lǐng)域，傳統(tǒng)的鋰電設(shè)備已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足固態(tài)電池生產(chǎn)的要求，全面升級(jí)迫在眉睫。干法電極涂布、磁控濺射鍍膜等專(zhuān)用設(shè)備成為了市場(chǎng)的新焦點(diǎn)。
先導(dǎo)智能、贏合科技等企業(yè)敏銳地捕捉到了這一市場(chǎng)機(jī)遇，加大了在固態(tài)電池專(zhuān)用設(shè)備研發(fā)方面的投入。先導(dǎo)智能推出了一系列針對(duì)固態(tài)電池生產(chǎn)的整線(xiàn)解決方案，包括干法電極生產(chǎn)線(xiàn)、固態(tài)電解質(zhì)涂布設(shè)備等，這些設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)高度自動(dòng)化和智能化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。贏合科技也不甘示弱，通過(guò)自主研發(fā)和技術(shù)引進(jìn)相結(jié)合的方式，開(kāi)發(fā)出了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的固態(tài)電池生產(chǎn)設(shè)備，為固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了有力的裝備支持。
在下游應(yīng)用領(lǐng)域，固態(tài)電池的應(yīng)用范圍正在不斷拓展。除了在新能源汽車(chē)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用外，固態(tài)電池在儲(chǔ)能、eVTOL（電動(dòng)飛行器）、無(wú)人機(jī)等領(lǐng)域也開(kāi)始加速滲透。
贛鋒鋰業(yè)開(kāi)發(fā)的21700圓柱固態(tài)電池，能量密度覆蓋330-400Wh/kg，憑借其高能量密度和良好的安全性能，已經(jīng)成功適配低空經(jīng)濟(jì)場(chǎng)景。
在儲(chǔ)能領(lǐng)域，固態(tài)電池的長(zhǎng)壽命、高安全性和高能量密度等優(yōu)勢(shì)，使其成為大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)的理想選擇。一些企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始建設(shè)基于固態(tài)電池的儲(chǔ)能電站，用于調(diào)節(jié)電網(wǎng)峰谷差、提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。
2.3 政策的強(qiáng)力助推
在全球范圍內(nèi)，各國(guó)政府紛紛認(rèn)識(shí)到固態(tài)電池對(duì)于推動(dòng)新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型的重要性，因此，出臺(tái)了一系列政策措施，為固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供強(qiáng)有力的支持。
中國(guó)將固態(tài)電池納入“十四五”戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，從國(guó)家戰(zhàn)略層面明確了固態(tài)電池的重要地位。工信部啟動(dòng)了全固態(tài)電池標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，通過(guò)制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，引導(dǎo)企業(yè)規(guī)范生產(chǎn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，促進(jìn)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)的健康有序發(fā)展。
同時(shí)，各地政府也紛紛出臺(tái)了相關(guān)的扶持政策。廣東省對(duì)固態(tài)電池設(shè)備投資給予最高3000萬(wàn)元補(bǔ)貼，激發(fā)了企業(yè)在固態(tài)電池生產(chǎn)設(shè)備升級(jí)改造方面的積極性。企業(yè)可以利用這筆補(bǔ)貼資金，引進(jìn)先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備，提升生產(chǎn)工藝水平，降低生產(chǎn)成本。
在歐洲，歐盟推出了“歐洲電池創(chuàng)新計(jì)劃”，每年投入5億歐元支持固態(tài)電池等先進(jìn)電池技術(shù)的研發(fā)。這一計(jì)劃旨在整合歐洲各國(guó)的科研力量，加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作，推動(dòng)歐洲在固態(tài)電池領(lǐng)域取得技術(shù)突破。通過(guò)政府資金的引導(dǎo)，歐洲的科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)紛紛加大了在固態(tài)電池研發(fā)方面的投入，在材料體系、生產(chǎn)工藝等方面取得了一系列重要成果。
美國(guó)同樣不甘落后，《通脹削減法案》為固態(tài)電池企業(yè)提供稅收抵免等優(yōu)惠政策。這一政策降低了企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本，提高了企業(yè)的盈利能力，吸引了更多資本投入到固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)。許多美國(guó)企業(yè)借此機(jī)會(huì)，加快了在固態(tài)電池研發(fā)和生產(chǎn)方面的布局，推動(dòng)了美國(guó)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。
商業(yè)化困局：從實(shí)驗(yàn)室到量產(chǎn)的“死亡谷”
3.1 技術(shù)瓶頸待解
盡管固態(tài)電池在技術(shù)研發(fā)方面取得了顯著進(jìn)展，但要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化量產(chǎn)，仍面臨著諸多技術(shù)瓶頸。
固固界面阻抗是固態(tài)電池面臨的一大難題。在固態(tài)電池中，固態(tài)電解質(zhì)與正負(fù)極之間的界面接觸電阻，是傳統(tǒng)液態(tài)電池的100倍以上。這一高阻抗嚴(yán)重影響了電池的充放電效率和性能。
為了解決這一問(wèn)題，中科院物理所開(kāi)發(fā)了“原子層沉積”技術(shù)，能夠在固固界面生成一層納米級(jí)的緩沖層。該緩沖層具有良好的離子傳導(dǎo)性能和界面兼容性，能夠有效降低界面接觸電阻，將阻抗降低至5Ω·cm2以下。通過(guò)這一技術(shù)，電池的充放電效率得到了顯著提升，循環(huán)壽命也得到了延長(zhǎng)。
鋰枝晶生長(zhǎng)也是困擾固態(tài)電池發(fā)展的重要問(wèn)題。在傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池中，鋰枝晶生長(zhǎng)就已經(jīng)是一個(gè)影響電池安全性和壽命的因素，而在固態(tài)電池中，盡管固態(tài)電解質(zhì)具有更高的機(jī)械強(qiáng)度，但鋰金屬負(fù)極在充放電過(guò)程中仍可能形成鋰枝晶。鋰枝晶的生長(zhǎng)可能會(huì)刺穿固態(tài)電解質(zhì)，導(dǎo)致電池內(nèi)部短路，引發(fā)安全事故。
寧德時(shí)代采用了“原位補(bǔ)鋰”技術(shù)來(lái)應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)。該技術(shù)通過(guò)在電解質(zhì)中添加特殊的鋰源，在電池充放電過(guò)程中，當(dāng)鋰金屬負(fù)極出現(xiàn)鋰枝晶生長(zhǎng)趨勢(shì)時(shí)，鋰源能夠及時(shí)釋放鋰離子，對(duì)負(fù)極結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)修復(fù)，抑制鋰枝晶的生長(zhǎng)，從而提高電池的安全性和穩(wěn)定性。
生產(chǎn)工藝復(fù)雜也是制約固態(tài)電池商業(yè)化的關(guān)鍵因素之一。以硫化物電解質(zhì)為例，由于其對(duì)生產(chǎn)環(huán)境要求極為苛刻，需要在無(wú)水無(wú)氧的環(huán)境中生產(chǎn)，這使得生產(chǎn)成本大幅增加。目前，硫化物電解質(zhì)的生產(chǎn)成本高達(dá)1~4萬(wàn)元/公斤。
為了降低成本，豐田開(kāi)發(fā)了“干法混煉”技術(shù)。該技術(shù)將硫化物粉體與粘結(jié)劑直接進(jìn)行混合，省去了傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝中對(duì)溶劑的使用和復(fù)雜的環(huán)境控制環(huán)節(jié)，從而大大降低了生產(chǎn)成本和生產(chǎn)難度。
3.2 成本居高不下
當(dāng)前，固態(tài)電池的成本約為1.9~6.2元/Wh，是傳統(tǒng)液態(tài)電池成本的4 ~5倍，一個(gè)100度的電池包，其材料成本超過(guò)20萬(wàn)元。
如此高昂的成本，使得固態(tài)電池在市場(chǎng)推廣中面臨巨大挑戰(zhàn)。高昂的成本不僅導(dǎo)致整車(chē)售價(jià)居高不下，增加了消費(fèi)者的購(gòu)車(chē)成本，還限制了固態(tài)電池在大規(guī)模儲(chǔ)能等對(duì)成本較為敏感領(lǐng)域的應(yīng)用。
隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和規(guī)模化生產(chǎn)的推進(jìn)，固態(tài)電池成本下降的趨勢(shì)也逐漸顯現(xiàn)。隨著硫化物電解質(zhì)規(guī)?；a(chǎn)的實(shí)現(xiàn)，以及干法工藝等先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)的普及，預(yù)計(jì)到2030年，固態(tài)電池的成本有望降至0.4元/Wh以下，接近甚至低于液態(tài)電池的成本水平。屆時(shí)，固態(tài)電池將在成本上具備與傳統(tǒng)電池競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)，為其大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
3.3 市場(chǎng)接受度挑戰(zhàn)
消費(fèi)者對(duì)固態(tài)電池的認(rèn)知存在較大偏差，這也給固態(tài)電池的商業(yè)化推廣帶來(lái)了困難。調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，65%的消費(fèi)者誤認(rèn)為“固態(tài)電池已實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)”，然而實(shí)際上，2027年才將迎來(lái)首批搭載固態(tài)電池的車(chē)型，并且這些車(chē)型的價(jià)格預(yù)計(jì)將超過(guò)百萬(wàn)元。
車(chē)企在宣傳過(guò)程中，部分“概念車(chē)”營(yíng)銷(xiāo)與實(shí)際量產(chǎn)進(jìn)度嚴(yán)重脫節(jié)，這在一定程度上透支了市場(chǎng)信任。消費(fèi)者在看到各種關(guān)于固態(tài)電池的宣傳后，對(duì)其實(shí)際應(yīng)用抱有過(guò)高期望，但當(dāng)發(fā)現(xiàn)實(shí)際產(chǎn)品推出緩慢且價(jià)格昂貴時(shí)，容易產(chǎn)生失望情緒，從而影響對(duì)固態(tài)電池產(chǎn)品的購(gòu)買(mǎi)意愿。
未來(lái)圖景：固態(tài)電池的生態(tài)重構(gòu)
4.1 技術(shù)融合的新路徑
固態(tài)電池并非孤立發(fā)展，而是與其他前沿技術(shù)相互融合，共同構(gòu)建起未來(lái)交通和能源領(lǐng)域的全新生態(tài)。
與800V高壓平臺(tái)的結(jié)合，為固態(tài)電池的性能發(fā)揮提供了更廣闊的空間。固態(tài)電池本身具有高倍率特性，能夠快速充放電，而800V高壓平臺(tái)則可以降低電流，減少電阻產(chǎn)生的熱損耗，提高充電效率。二者相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)“充電5分鐘，續(xù)航200公里”的極致體驗(yàn)。
保時(shí)捷Mission R概念車(chē)便是這一技術(shù)組合的先行探索者，其搭載的高性能固態(tài)電池與800V高壓架構(gòu)協(xié)同工作，不僅極大縮短了充電時(shí)間，還提升了整車(chē)的動(dòng)力性能，為未來(lái)高性能電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展樹(shù)立了典范。這種技術(shù)融合模式，使得電動(dòng)汽車(chē)在充電速度上逐漸接近燃油車(chē)加油的便捷性，有望徹底改變消費(fèi)者對(duì)電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)航和充電的固有認(rèn)知。
在新能源領(lǐng)域，氫燃料電池也正與固態(tài)電池形成互補(bǔ)之勢(shì)。在乘用車(chē)領(lǐng)域，固態(tài)電池憑借其能量密度高、充電相對(duì)便捷等優(yōu)勢(shì)，更適合滿(mǎn)足日常出行需求；而在商用車(chē)方面，氫燃料電池的長(zhǎng)續(xù)航、加氫速度快以及承載能力強(qiáng)等特點(diǎn)，則使其成為重型卡車(chē)、長(zhǎng)途客車(chē)等大型車(chē)輛的理想選擇。
在中國(guó)，“氫能高速”與超充網(wǎng)絡(luò)的互補(bǔ)布局正在加速推進(jìn)。沿著高速公路建設(shè)加氫站，為氫燃料電池商用車(chē)提供長(zhǎng)距離運(yùn)行保障；同時(shí)，在城市及周邊區(qū)域密集布局超充站，滿(mǎn)足固態(tài)電池乘用車(chē)的快速充電需求。這種“電 - 氫”混合能源生態(tài)，將充分發(fā)揮兩種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)交通運(yùn)輸行業(yè)的全面綠色轉(zhuǎn)型。
AI技術(shù)的崛起，也為固態(tài)電池的研發(fā)注入了強(qiáng)大動(dòng)力。AI技術(shù)不僅提高了研發(fā)效率，還降低了研發(fā)成本，使企業(yè)能夠在更短的時(shí)間內(nèi)推出性能更優(yōu)的固態(tài)電池產(chǎn)品。同時(shí)，在電池生產(chǎn)過(guò)程中，AI還可用于質(zhì)量檢測(cè)和生產(chǎn)流程優(yōu)化，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決潛在問(wèn)題，確保產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和一致性。
寧德時(shí)代打造的“智能材料設(shè)計(jì)平臺(tái)”，便是AI賦能電池研發(fā)的典型案例。通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)算法，該平臺(tái)能夠?qū)Ａ康牟牧蠑?shù)據(jù)進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)，快速篩選出具有潛在優(yōu)勢(shì)的電解質(zhì)配方，將原本漫長(zhǎng)的研發(fā)周期從18個(gè)月大幅縮短至3個(gè)月。
4.2 產(chǎn)業(yè)格局的重塑
固態(tài)電池的興起，沖擊著傳統(tǒng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)格局，引發(fā)全方位的重塑。
在車(chē)企層面，率先實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池量產(chǎn)的企業(yè)將在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中建立起技術(shù)壁壘。
比亞迪、豐田等頭部車(chē)企憑借雄厚的技術(shù)研發(fā)實(shí)力和豐富的產(chǎn)業(yè)鏈資源，早早布局固態(tài)電池領(lǐng)域，通過(guò)垂直整合掌控了從原材料供應(yīng)到電池生產(chǎn)再到整車(chē)制造的全產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)。它們?cè)诿鎸?duì)市場(chǎng)變化時(shí)具備更強(qiáng)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力和成本控制能力，能夠快速將先進(jìn)的固態(tài)電池技術(shù)應(yīng)用于旗下車(chē)型，吸引更多消費(fèi)者，鞏固自身的市場(chǎng)地位。
相反，一些中小車(chē)企由于缺乏技術(shù)積累和資金投入，在固態(tài)電池技術(shù)競(jìng)賽中可能逐漸掉隊(duì)，淪為單純的“代工廠”，僅能依靠為頭部車(chē)企提供代工服務(wù)維持生存，失去了自主創(chuàng)新和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的主動(dòng)權(quán)。
電池廠商之間也面臨著一場(chǎng)殘酷的洗牌。在液態(tài)電池時(shí)代占據(jù)主導(dǎo)地位的“寧王”寧德時(shí)代，盡管在技術(shù)和市場(chǎng)份額上擁有顯著優(yōu)勢(shì)，但在固態(tài)電池領(lǐng)域，其地位正受到來(lái)自各方的挑戰(zhàn)。
衛(wèi)藍(lán)新能源、輝能科技等專(zhuān)注于固態(tài)電池研發(fā)的新銳企業(yè)，憑借獨(dú)特的技術(shù)路線(xiàn)和創(chuàng)新的商業(yè)模式，迅速搶占市場(chǎng)份額。衛(wèi)藍(lán)新能源在氧化物固態(tài)電解質(zhì)領(lǐng)域取得了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)突破，產(chǎn)品性能在部分指標(biāo)上超越了傳統(tǒng)電池廠商；輝能科技則致力于開(kāi)發(fā)柔性固態(tài)電池，為可穿戴設(shè)備、折疊屏手機(jī)等新興領(lǐng)域提供了全新的電源解決方案，在細(xì)分市場(chǎng)中嶄露頭角。這些新興企業(yè)的崛起，打破了傳統(tǒng)電池市場(chǎng)的壟斷格局，促使整個(gè)行業(yè)加速技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品升級(jí)。
對(duì)于材料企業(yè)而言，固態(tài)電池的發(fā)展帶來(lái)了前所未有的機(jī)遇。
硫化物電解質(zhì)廠商如日本旭化成，憑借在硫化物材料研發(fā)和生產(chǎn)方面的深厚積累，成為固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈中的關(guān)鍵一環(huán)。隨著硫化物路線(xiàn)在固態(tài)電池中的應(yīng)用日益廣泛，旭化成的市場(chǎng)需求和盈利能力大幅提升。鋰金屬負(fù)極供應(yīng)商贛鋒鋰業(yè)同樣受益于固態(tài)電池的發(fā)展趨勢(shì)，其在鋰金屬負(fù)極材料的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)能擴(kuò)張方面取得了顯著進(jìn)展，不僅滿(mǎn)足了自身固態(tài)電池生產(chǎn)的需求，還為其他電池廠商提供優(yōu)質(zhì)的原材料供應(yīng)，進(jìn)一步鞏固了其在全球鋰產(chǎn)業(yè)中的領(lǐng)先地位。
此外，一些專(zhuān)注于新型材料研發(fā)的企業(yè)也紛紛涌入固態(tài)電池領(lǐng)域，試圖通過(guò)開(kāi)發(fā)具有獨(dú)特性能的材料，如高離子傳導(dǎo)率的陶瓷材料、新型聚合物復(fù)合材料等，在這個(gè)新興市場(chǎng)中分得一杯羹。
4.3 政策與資本的博弈
各國(guó)政策在固態(tài)電池技術(shù)發(fā)展路徑的選擇上扮演著至關(guān)重要的角色，不同國(guó)家根據(jù)自身的資源稟賦、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和戰(zhàn)略目標(biāo)，制定了各具特色的政策導(dǎo)向，從而塑造出多元化的技術(shù)發(fā)展格局。
中國(guó)作為全球最大的新能源汽車(chē)市場(chǎng)和電池生產(chǎn)國(guó)，通過(guò)“揭榜掛帥”等創(chuàng)新機(jī)制，集中全國(guó)優(yōu)勢(shì)科研力量攻關(guān)硫化物路線(xiàn)。
這一決策主要基于硫化物路線(xiàn)在能量密度和快充性能方面的巨大潛力，以及中國(guó)在相關(guān)材料研發(fā)和生產(chǎn)領(lǐng)域的一定基礎(chǔ)。通過(guò)政府資金引導(dǎo)和政策支持，國(guó)內(nèi)眾多科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)紛紛投身硫化物固態(tài)電池的研發(fā)，在材料合成、界面修飾、生產(chǎn)工藝等方面取得了一系列重要突破，推動(dòng)硫化物路線(xiàn)在國(guó)內(nèi)的快速發(fā)展。
歐盟則傾向于采取氧化物與聚合物并行的發(fā)展策略。歐盟擁有先進(jìn)的材料科學(xué)研究基礎(chǔ)和成熟的汽車(chē)工業(yè)體系，在氧化物和聚合物材料領(lǐng)域具備深厚的技術(shù)積累。
通過(guò)“歐洲電池創(chuàng)新計(jì)劃”等政策工具，歐盟鼓勵(lì)企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)在這兩條技術(shù)路線(xiàn)上同時(shí)發(fā)力，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)的多元化發(fā)展。這種策略既有助于降低技術(shù)研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，又能為不同應(yīng)用場(chǎng)景提供多樣化的電池解決方案。
美國(guó)憑借其強(qiáng)大的科技實(shí)力和豐富的資本資源，選擇押注鋰金屬負(fù)極技術(shù)。鋰金屬負(fù)極具有極高的理論比容量，是提升電池能量密度的關(guān)鍵技術(shù)方向之一。
美國(guó)政府通過(guò)稅收抵免、科研資助等政策手段，吸引了大量資本投入到鋰金屬負(fù)極及相關(guān)固態(tài)電池技術(shù)的研發(fā)中。眾多美國(guó)科技企業(yè)和高校科研團(tuán)隊(duì)在這一領(lǐng)域積極探索，取得了一系列創(chuàng)新性成果，推動(dòng)鋰金屬負(fù)極技術(shù)不斷向前發(fā)展。
在資本層面，固態(tài)電池領(lǐng)域已成為投資的熱門(mén)賽道。2024年，該領(lǐng)域的融資額突破300億元，其中60%流向了硫化物路線(xiàn)。資本的大量涌入，一方面為固態(tài)電池技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化提供了充足的資金支持，加速了技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品迭代的進(jìn)程；另一方面，也加劇了不同技術(shù)路線(xiàn)之間的競(jìng)爭(zhēng)。
資本的逐利性使得投資者更加關(guān)注短期內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)技術(shù)突破和商業(yè)變現(xiàn)的項(xiàng)目，這在一定程度上影響了技術(shù)發(fā)展的方向和節(jié)奏。同時(shí)，資本的集中投入也可能導(dǎo)致部分技術(shù)路線(xiàn)過(guò)熱，出現(xiàn)產(chǎn)能過(guò)剩等問(wèn)題，需要政府和行業(yè)協(xié)會(huì)加強(qiáng)引導(dǎo)和規(guī)范，確保資本的合理配置和行業(yè)的健康發(fā)展。
4.4 固態(tài)電池的“奇點(diǎn)時(shí)刻”
2027年無(wú)疑將成為固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。當(dāng)?shù)谝慌钶d全固態(tài)電池的車(chē)型緩緩駛下生產(chǎn)線(xiàn)，汽車(chē)產(chǎn)業(yè)即將迎來(lái)一個(gè)具有劃時(shí)代意義的“奇點(diǎn)時(shí)刻”。
“續(xù)航焦慮”這一長(zhǎng)期困擾電動(dòng)汽車(chē)消費(fèi)者的難題將有望得到根本性解決。1500公里的超長(zhǎng)續(xù)航里程，足以覆蓋絕大多數(shù)消費(fèi)者的跨省長(zhǎng)途出行需求，使電動(dòng)汽車(chē)真正成為可以自由馳騁的可靠交通工具。
與此同時(shí)，充電時(shí)間大幅壓縮至10分鐘，與燃油車(chē)加油時(shí)間相差無(wú)幾，這將徹底改變消費(fèi)者的出行習(xí)慣，使電動(dòng)汽車(chē)在使用便利性上全面超越燃油汽車(chē)。人們不再需要在長(zhǎng)途旅行前精心規(guī)劃充電站點(diǎn)，也無(wú)需在充電時(shí)漫長(zhǎng)等待，電動(dòng)汽車(chē)將成為日常出行和長(zhǎng)途旅行的首選，極大地拓展了出行的自由度和便捷性。
安全信任的重構(gòu)也將隨著固態(tài)電池的普及而逐步實(shí)現(xiàn)。零自燃特性將成為電動(dòng)汽車(chē)的新標(biāo)簽，徹底消除消費(fèi)者對(duì)電池安全的恐懼和擔(dān)憂(yōu)。保險(xiǎn)公司敏銳地捕捉到這一變化，可能會(huì)適時(shí)推出“固態(tài)電池專(zhuān)屬險(xiǎn)種”，根據(jù)固態(tài)電池的高安全性特點(diǎn)，制定更為合理的保險(xiǎn)費(fèi)率，進(jìn)一步降低消費(fèi)者的使用成本。這不僅將提升消費(fèi)者對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的購(gòu)買(mǎi)信心，還將促進(jìn)整個(gè)電動(dòng)汽車(chē)保險(xiǎn)市場(chǎng)的健康發(fā)展，形成一個(gè)良性循環(huán)。
能源體系也將因固態(tài)電池的廣泛應(yīng)用而發(fā)生深刻變革。隨著電動(dòng)汽車(chē)充電需求的快速增長(zhǎng)和充電速度的大幅提升，電網(wǎng)面臨著巨大的升級(jí)壓力。為了滿(mǎn)足高功率快充的需求，電網(wǎng)需要加強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)，提升電力調(diào)配和管理能力，同時(shí)加大對(duì)充電基礎(chǔ)設(shè)施的投資力度。
從地緣政治角度來(lái)看，固態(tài)電池的發(fā)展將引發(fā)全球資源格局和地緣政治關(guān)系的重新洗牌。隨著固態(tài)電池對(duì)鋰資源需求的翻倍增長(zhǎng)，非洲、南美等擁有豐富鋰礦資源的國(guó)家在全球能源市場(chǎng)中的話(huà)語(yǔ)權(quán)將顯著提升。這些國(guó)家將憑借資源優(yōu)勢(shì)，在全球鋰產(chǎn)業(yè)鏈中扮演更加重要的角色，與電池生產(chǎn)國(guó)和汽車(chē)制造國(guó)之間的經(jīng)濟(jì)聯(lián)系和政治互動(dòng)也將更加頻繁和緊密。
中國(guó)作為全球最大的鋰消費(fèi)國(guó)和電池生產(chǎn)國(guó)，憑借完整的產(chǎn)業(yè)鏈布局和強(qiáng)大的技術(shù)研發(fā)能力，將在這場(chǎng)全球資源博弈中鞏固自身地位。通過(guò)加強(qiáng)與資源國(guó)的合作，提升資源保障能力，同時(shí)推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新，提高鋰資源的利用效率，中國(guó)有望在全球固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中保持領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步增強(qiáng)在全球能源領(lǐng)域的影響力。
然而，我們也必須清醒地認(rèn)識(shí)到，這場(chǎng)技術(shù)革命并非一蹴而就。歐陽(yáng)明高院士指出，固態(tài)電池將經(jīng)歷“半固態(tài)→準(zhǔn)固態(tài)→全固態(tài)”的漸進(jìn)式發(fā)展過(guò)程，2030年后才有可能真正實(shí)現(xiàn)大規(guī)模普及。在這一漫長(zhǎng)的征程中，技術(shù)突破與產(chǎn)業(yè)化之間存在著諸多不確定性和挑戰(zhàn)，需要車(chē)企、電池廠商、材料企業(yè)以及科研機(jī)構(gòu)等各方攜手合作，構(gòu)建一個(gè)開(kāi)放協(xié)作的生態(tài)系統(tǒng)。
只有通過(guò)共同努力，匯聚各方智慧和力量，才能跨越從實(shí)驗(yàn)室到大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的“死亡谷”，迎來(lái)固態(tài)電池的黃金時(shí)代，為全球汽車(chē)產(chǎn)業(yè)和能源領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)新的曙光。
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