5月，固態(tài)電池消息層出，引起熱議。

首先是CIBF期間，馬車動(dòng)力首次展出了25Ah硫化物全固態(tài)電芯、硅基高能量密度全固態(tài)電芯等樣品。同時(shí)，展會(huì)上馬車動(dòng)力公布固態(tài)電解質(zhì)材料正式開售，可接受預(yù)訂。

其次，多家企業(yè)透露固態(tài)電池產(chǎn)品進(jìn)度。

比如，5月19日，贛鋒鋰業(yè)在業(yè)績(jī)說(shuō)明會(huì)上表示，公司一代固態(tài)電池已經(jīng)開始量產(chǎn)，二代固態(tài)電池安全性能完全達(dá)到車規(guī)要求，研發(fā)樣品電池的循環(huán)性能已達(dá)到車企要求。

蔚來(lái)在5月24晚間的發(fā)布會(huì)中也表示，150kWh電池包將于7月上線。該電池采用固態(tài)電解液、硅碳復(fù)合負(fù)極材料、超高鎳正極材料，單體能量密度達(dá) 360Wh/kg。從發(fā)布會(huì)上展示的細(xì)節(jié)可以看到，用上該電池包的ES6，CLTC純電續(xù)航達(dá)到930 公里，同時(shí)該電池包支持換電。

以上企業(yè)的聲明無(wú)疑給了行業(yè)量產(chǎn)固態(tài)電池很大的信心，一時(shí)間引起諸多議論。但實(shí)際上，業(yè)內(nèi)部分人認(rèn)為固態(tài)電池在未來(lái)幾年內(nèi)根本不可能實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，原因是研發(fā)多年目前沒(méi)有取得突破性進(jìn)展，這一點(diǎn)日韓廠商已經(jīng)做出印證。

目前來(lái)看，中外大部分固態(tài)電池項(xiàng)目仍處于研發(fā)階段，已經(jīng)推出的固態(tài)電池各項(xiàng)指標(biāo)表現(xiàn)尚有欠缺，與液態(tài)電池相比存在技術(shù)成熟度不夠、產(chǎn)業(yè)供應(yīng)不完善等問(wèn)題，因此量產(chǎn)商用仍需時(shí)間。

01 固態(tài)電池發(fā)展史

固態(tài)電池的發(fā)展歷史可追溯到1972年，當(dāng)時(shí)SCROSATI B等首次報(bào)道了一種采用LiI為電解質(zhì)的固態(tài)鋰離子一次電池。

1983年，日本東芝公司宣布開發(fā)一款可實(shí)用的Li/TiS2薄膜全固態(tài)電池。

但之后固態(tài)聚合物電解質(zhì)沒(méi)有在鋰電池應(yīng)用上取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，離子導(dǎo)電率不高是其無(wú)法克服的障礙，沒(méi)有良好的離子導(dǎo)電率，研發(fā)者難以知道各種嵌入型電極材料與固態(tài)聚合物電解質(zhì)的電化學(xué)穩(wěn)定性如何，也無(wú)法得知固態(tài)聚合物電解質(zhì)在電池實(shí)際循環(huán)中的表現(xiàn)如何。

盡管沒(méi)有明顯發(fā)展，國(guó)外卻沒(méi)停止探索。

2011年，Bolloré推出了BlueCar，該車配備了30kWh的鋰金屬聚合物(LMP)電池，該電池具有通過(guò)將鋰鹽溶解在共聚物(聚氧乙烯)中而制成的聚合物電解質(zhì)。

2013年，科羅拉多大學(xué)博爾德分校的研究人員宣布開發(fā)出固態(tài)鋰電池，該固態(tài)電池具有基于鐵 - 硫化學(xué)物質(zhì)的固態(tài)復(fù)合陰極，有望實(shí)現(xiàn)更高的能量容量。

2014年，Sakti3的研究人員發(fā)布了固態(tài)鋰離子電池，聲稱具有更高的能量密度和更低的成本。同時(shí)豐田宣布其固態(tài)電池開發(fā)工作并擁有最相關(guān)的專利。

2015年，Sakti3被Dyson收購(gòu)。

在2017年，約翰古迪納夫公布了一個(gè)固態(tài)電池的配料，即使用玻璃電解質(zhì)和堿 -金屬陽(yáng)極包括鋰、鈉或鉀。但此消息也沒(méi)有掀起太大的水花。

與此同時(shí)，豐田宣布深化與松下長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年的合作關(guān)系，包括在固態(tài)電池方面的合作。其他開發(fā)固態(tài)電池技術(shù)的汽車制造商包括寶馬、本田、現(xiàn)代和日產(chǎn)。

Dyson也宣布放棄建造電動(dòng)汽車的計(jì)劃。Fisker Inc.聲稱其固態(tài)電池技術(shù)將在2023年為“汽車級(jí)生產(chǎn)”做好準(zhǔn)備。火花塞制造商N(yùn)GK正在開發(fā)基于陶瓷的固態(tài)電池。

2018年，從CU Boulder研究中分離出來(lái)的Solid Power 獲得了2000萬(wàn)美元的資金，用于一條小型生產(chǎn)線，生產(chǎn)全固態(tài)可充電鋰金屬電池，預(yù)計(jì)可產(chǎn)生10 兆瓦時(shí)的發(fā)電量。同時(shí)大眾汽車宣布對(duì)固態(tài)電池創(chuàng)業(yè)公司QuantumScape進(jìn)行1億美元的投資，該公司隨即從斯坦福大學(xué)剝離出來(lái)。

2020 年起，我國(guó)首次將固態(tài)電池列入行業(yè)重點(diǎn)發(fā)展對(duì)象并提出加快研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，2023 年進(jìn)一步提出加強(qiáng)固態(tài)電池標(biāo)準(zhǔn)體系研究，目前尚未出臺(tái)補(bǔ)貼政策，仍以市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)為主。

02 國(guó)外布局情況

日 本

同我國(guó)將儲(chǔ)能作為重點(diǎn)發(fā)展項(xiàng)目一樣，日本對(duì)于固態(tài)電池的研發(fā)已經(jīng)達(dá)到了國(guó)策層面。

目前，日本各大廠商和研究院申請(qǐng)固態(tài)電池相關(guān)專利的數(shù)量是全球首位，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程方面同樣領(lǐng)先于其他國(guó)家。

日本針對(duì)全固態(tài)電池的研發(fā)主線，已經(jīng)從最初的探索高性能的電解質(zhì)材料，逐步轉(zhuǎn)移到解決諸如電芯的試制、制造工藝的開發(fā)、充放電循環(huán)壽命等課題之上。研究重點(diǎn)已經(jīng)進(jìn)入了根據(jù)不同的應(yīng)用，嘗試正極材料和負(fù)極材料的適當(dāng)組合，以及嘗試實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)的制造工藝開發(fā)的階段。

在21世紀(jì)初期，日本的電池占據(jù)全球90%的市場(chǎng)份額，然而僅僅20年時(shí)間，中韓就完成了反超。

2018年，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省提出了汽車電動(dòng)化發(fā)展的長(zhǎng)期目標(biāo)，明確將固態(tài)電池作為下一代電池的技術(shù)開發(fā)方向。

2020年，日本借助2050年碳中和戰(zhàn)略為固態(tài)電池制定了具體的行動(dòng)計(jì)劃，2021年提出了《下一代電池和下一代汽車的發(fā)展》，為電池研發(fā)、材料、回收等等制定相關(guān)發(fā)展指導(dǎo)。

2022年8月，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省牽頭建立強(qiáng)大的電池制造產(chǎn)業(yè)帶，并且借助產(chǎn)業(yè)帶培養(yǎng)3萬(wàn)名電池制造方面人才。

這項(xiàng)投資共計(jì)3.4萬(wàn)億日元(約245.5億美元)，其中大部分將用于固態(tài)電池領(lǐng)域。

在產(chǎn)業(yè)政策刺激下，日本鋰電池材料聯(lián)盟(LIBTEC)籌建了固態(tài)電池研發(fā)團(tuán)隊(duì)，其中包括豐田、日產(chǎn)、松下等企業(yè)。

2021年，日產(chǎn)在神奈川縣的工廠內(nèi)，設(shè)置了固態(tài)電池實(shí)驗(yàn)設(shè)備，計(jì)劃在2024年建立試點(diǎn)工廠，在2028年正式推出全固態(tài)電池汽車

2022年，本田宣布投資430億日元研發(fā)固態(tài)電池，預(yù)計(jì)2024年春季啟動(dòng)固態(tài)電池的驗(yàn)證生產(chǎn)線。

豐田是在固態(tài)電池上布局最久，也是世界上固態(tài)電池專利申請(qǐng)數(shù)量最多的企業(yè)，擁有1331項(xiàng)已知專利;第2位是松下，擁有445項(xiàng)專利;第3位是出光興產(chǎn)，擁有272項(xiàng)。

可以說(shuō)，日本舉全國(guó)之力研發(fā)固態(tài)電池，希望借此彎道超車。

韓 國(guó)

在固態(tài)電池的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化道路上，韓國(guó)以企業(yè)界為主導(dǎo)，在政府部門指引下，國(guó)內(nèi)各大汽車電池生產(chǎn)商聯(lián)合開發(fā)全固態(tài)電池。

目前，韓國(guó)研究固態(tài)電池的企業(yè)主要有三星SDI、LG和現(xiàn)代汽車等，其中三星、LG和SK選擇成立聯(lián)合基金共同開發(fā)固態(tài)電池。

LG新能源則有著更大野心，宣布將在2025年至2027年間實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池的商業(yè)化，無(wú)疑，韓國(guó)人將固態(tài)電池作為了與中國(guó)車企在新能源領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)的又一籌碼。

值得一提的是，在這一領(lǐng)域日韓還有聯(lián)手的趨勢(shì)，因?yàn)長(zhǎng)G已經(jīng)與豐田合資在俄亥俄州建設(shè)電池廠，實(shí)現(xiàn)了北美市場(chǎng)合資工廠目標(biāo)之一。加上密歇根州和俄亥俄州另一家工廠，LG新能源在北美已經(jīng)有了3座工廠。布局北美，是LG謀求的翻身之道。

現(xiàn)代沒(méi)有參加以上的三家聯(lián)盟，而是選擇自主開發(fā)、與高校合作和外部投資的方式進(jìn)入固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)鏈。

在專利方面，韓國(guó)分布相對(duì)比較集中，三星SDI、LG和現(xiàn)代占比50%以上;在技術(shù)路徑方面均以硫化物電解質(zhì)為主。

歐洲&美國(guó)

東亞是電池研發(fā)的重點(diǎn)地區(qū)，但這并不代表歐美人自甘落后，開啟二次工業(yè)革命的西方人深知，電池作為電子產(chǎn)品的心臟不能完全掌握在中日韓手里。

與日韓聯(lián)盟式研發(fā)相反，歐美企業(yè)主要采取自主研發(fā)，大型車企通過(guò)投資入局。

2017年，歐盟成立了歐洲電池聯(lián)盟，組建自己的電池產(chǎn)業(yè)，其中成員包括德國(guó)大眾、寶馬以及一眾國(guó)際電池巨頭，2018年德國(guó)在歐盟的基礎(chǔ)上，組建了屬于自己的動(dòng)力電池研究聯(lián)盟，集結(jié)了巴斯夫、大眾等一系列國(guó)際巨頭參與，整個(gè)投資高達(dá)10億歐元。

2019年，歐盟批準(zhǔn)了“歐洲固態(tài)電池投資專項(xiàng)計(jì)劃”，由歐盟牽頭出資82億歐元，用于發(fā)展固態(tài)電池。

2021年，歐盟推出2030電池創(chuàng)新路線圖，再次加大在電池創(chuàng)新上的投入，其中固態(tài)電池也處在非常重要的地位。

在能源部(DOE)科學(xué)基金和國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研究的推動(dòng)下，美國(guó)在固態(tài)電池方面的研究取得了重大進(jìn)展，并在此基礎(chǔ)上衍生出眾多初創(chuàng)公司，如QuantumScape、SEEO、Solid Power、Solid Energy Systems、Ionic Materials等，這些初創(chuàng)公司以其在固態(tài)電池技術(shù)方面的先進(jìn)性，目前已分別得到了寶馬、大眾、現(xiàn)代等汽車巨頭和多家風(fēng)投基金的投資。

正是通過(guò)這些初創(chuàng)公司的技術(shù)創(chuàng)新能力，確保了美國(guó)進(jìn)入全球固態(tài)電池研究水平的前列。

從技術(shù)路徑來(lái)看，美國(guó)這些初創(chuàng)公司選擇的技術(shù)路徑以聚合物電解質(zhì)和氧化物電解質(zhì)為主，負(fù)極多采用鋰金屬。

03 國(guó)內(nèi)布局提速

中國(guó)在固態(tài)電池領(lǐng)域的布局姍姍來(lái)遲，2019年發(fā)布《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2035)》，首次將固態(tài)電池發(fā)展提升到國(guó)家戰(zhàn)略層面，但也沒(méi)有像其他國(guó)家那樣組建專門的固態(tài)電池聯(lián)盟，而是提出一個(gè)長(zhǎng)期目標(biāo)和政策，由大部分企業(yè)自主研發(fā)完成。

不過(guò)需要指出的是，中國(guó)雖然“趕了晚集”，但目前無(wú)論是從布局企業(yè)還是量產(chǎn)進(jìn)度方面都處于領(lǐng)先地位。

據(jù)起點(diǎn)鋰電不完全統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)布局固態(tài)電池的廠商主要有(以下企業(yè)排名不分先后)：

清陶能源

目前有兩個(gè)固態(tài)電池項(xiàng)目：一是投資5.5億元的宜春清陶動(dòng)力固態(tài)鋰電池項(xiàng)目，21年達(dá)產(chǎn)，年產(chǎn)能1 GWh;二是昆山開發(fā)區(qū)清陶新能源固態(tài)鋰電池項(xiàng)目，投資50億元，計(jì)劃產(chǎn)能10 GWh，投產(chǎn)后年產(chǎn)值將達(dá)到100億元。

衛(wèi)藍(lán)新能源

目前已規(guī)劃4個(gè)生產(chǎn)基地：北京房山，江蘇溧陽(yáng)，浙江湖州，山東淄博。

山東淄博基地，于22年2月開工，總投資102億元，年產(chǎn)能20 GWh。浙江湖州基地，于21年10月啟動(dòng)車規(guī)級(jí)固態(tài)動(dòng)力電芯產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目，產(chǎn)能2 GWh，22年6月全面建成投產(chǎn)，22年11月基地正式下線第一顆固態(tài)動(dòng)力電芯，當(dāng)月還新簽下總投資139億元的20 GWh固態(tài)電池項(xiàng)目。房山基地規(guī)劃產(chǎn)能8千兆瓦，預(yù)計(jì)23年建成。江蘇溧陽(yáng)基地已建成0.2 GWh產(chǎn)能(中試線)。

寧德時(shí)代

自2012年開始，寧德時(shí)代開始申請(qǐng)全固態(tài)鋰電池相關(guān)專利，在聚合物全固態(tài)鋰電池、硫化物全固態(tài)鋰電池方面均有相應(yīng)的技術(shù)儲(chǔ)備。

寧德時(shí)代目前的技術(shù)路線為凝聚態(tài)+全固態(tài)，能量密度有望達(dá)到500Wh/kg，全固態(tài)仍在開發(fā)中，預(yù)計(jì)會(huì)在2030年后實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。

贛鋒鋰業(yè)

2016年，贛鋒鋰業(yè)設(shè)立固態(tài)電池研發(fā)中心，并建設(shè)全自動(dòng)聚合物鋰電池生產(chǎn)線，兼顧固態(tài)技術(shù)的研發(fā)與商業(yè)化。2022年1月份，贛鋒鋰業(yè)與東風(fēng)汽車合作的首批固態(tài)電池電動(dòng)車正式完成交付;贛鋒鋰業(yè)旗下儲(chǔ)能、消費(fèi)類設(shè)備電池也多有搭載固態(tài)技術(shù)及產(chǎn)品，以提升安全性能及能量密度。

目前，贛鋒鋰業(yè)子公司贛鋒鋰電在江西新余生產(chǎn)基地已具備2GWh固態(tài)電池產(chǎn)能、7GWh的磷酸鐵鋰電池產(chǎn)能。去年重慶新型鋰電池科技產(chǎn)業(yè)園也開始建設(shè)，占地630畝，總建筑面積57萬(wàn)平方米，包括固態(tài)電池技術(shù)研究院、固態(tài)電池生產(chǎn)基地及電池Pack系統(tǒng)三個(gè)子項(xiàng)目。

蜂巢能源

2022年7月19日，蜂巢能源全固態(tài)電池實(shí)驗(yàn)室研發(fā)出國(guó)內(nèi)首批20Ah級(jí)硫系全固態(tài)原型電芯。該系列電芯能量密度達(dá)350-400Wh/kg，一旦量產(chǎn)應(yīng)用，電動(dòng)車可實(shí)現(xiàn)續(xù)航里程1000公里以上。

國(guó)軒高科

國(guó)軒于2017年開始研發(fā)固態(tài)電池和固態(tài)電解質(zhì)，不過(guò)目前推出的最新產(chǎn)品以及技術(shù)仍然是半固態(tài)。

比亞迪

2016年，確定固態(tài)電池為未來(lái)發(fā)展方向的基調(diào)，嘗試小規(guī)模使用，將在未來(lái)10年，最快5年內(nèi)推出固態(tài)電池。2017年，申請(qǐng)一種全固態(tài)鋰離子電池正極復(fù)合材料及一種全固態(tài)鋰離子電池的發(fā)明專利。2018年1月，推進(jìn)固態(tài)電池項(xiàng)目商用，并將固態(tài)電池作為下一步研發(fā)重點(diǎn)，積極推進(jìn)相關(guān)產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化研發(fā)應(yīng)用。2021年，公開硫系添加劑全固態(tài)電池專利。

輝能科技

2019年，發(fā)布Multi Axis BiPolar+(MAB)多軸雙極封裝技術(shù)的車用固態(tài)電池包。在相同的裝車容量下，電池包體積只比傳統(tǒng)電池包減小50%，重量減少30%，在模組層面，重量成組效率高達(dá)87%，電池包重量成組效率高達(dá)80%，同年與蔚來(lái)合作，為其定制生產(chǎn)“MAB”固態(tài)電池包。

2020年，完成1GWh固態(tài)電池產(chǎn)線試產(chǎn);2021年，建成2GWh固態(tài)電池生產(chǎn)示范線;2022年，公開全球首條固態(tài)電池生產(chǎn)線。

預(yù)計(jì)2023年將放量出貨電動(dòng)車應(yīng)用，2024年實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池量產(chǎn)。其能量密度達(dá)到383Wh/kg，體積能量密度為1025Wh/L，循環(huán)500次 。

萬(wàn)向一二三

2017年9月，投資美國(guó)Solid Power公司，并在2018年2月確認(rèn)與寶馬合作，雙方將共同研發(fā)新一代電動(dòng)車固態(tài)電池技術(shù)，同時(shí)又投資美國(guó)Ionic Materials公司，該公司研發(fā)出的特殊聚合物電解質(zhì)，可將新型固態(tài)電池性能提高到全新水平。

2019年6月，與Ionic Materials共同正式對(duì)外宣布，全固態(tài)電池研發(fā)取得里程碑式進(jìn)展，并稱“這種獨(dú)特的方法使得全固態(tài)電池有望在2022年推向市場(chǎng)”。2019年，在英國(guó)建立了固態(tài)電池研發(fā)中心。2020年和Karma汽車完成了合作簽約儀式，為Karma電動(dòng)汽車提供動(dòng)力電池(含固態(tài)電池)。

天齊鋰業(yè)

2017年，年報(bào)披露公司香港全資子公司使用自有資金1250萬(wàn)美元投入了對(duì)固態(tài)電池企Solid Energy System的C輪優(yōu)先股融資，投資后持股比例為11.72%

2018年5月，開始布局固態(tài)電池，公司參股公司美國(guó)Solid Energy主要開發(fā)和生產(chǎn)具有超高能量密度、超薄鋰金屬電池，開發(fā)電解液和負(fù)極材料。

此外，平煤國(guó)能鋰電、鵬輝能源、卡耐新能源、中航鋰電、力神電池、中天科技、勁能科技等也有相關(guān)項(xiàng)目，不過(guò)均是短暫一說(shuō)明后就了無(wú)音訊。

04 量產(chǎn)無(wú)需大躍進(jìn)

固態(tài)電池之所以引起注意的一個(gè)關(guān)鍵導(dǎo)火索，在于很久前流行于新能源圈的一句話：“固態(tài)電池普及之日，就是燃油車退出歷史舞臺(tái)之時(shí)。”

這句話源自誰(shuí)之口已無(wú)法考證，卻與2022年那句：“元宇宙的出現(xiàn)，以及VR頭顯的崛起，將結(jié)束智能手機(jī)時(shí)代。”遙相呼應(yīng)。

目前盡管固態(tài)電池離量產(chǎn)還有些距離，但有三個(gè)要點(diǎn)須說(shuō)明。

首先，固態(tài)電池不一定帶來(lái)高的能量密度。

真正提升電池能量密度的關(guān)鍵在于使用硅或者鋰金屬負(fù)極。這兩種負(fù)極也正在用于液態(tài)電池，以提升能量密度。

其次，固態(tài)電池是否會(huì)更加安全，也沒(méi)有得到全面肯定。

縱然固態(tài)電解質(zhì)絕緣性好，不可燃、不揮發(fā)，發(fā)生形變不會(huì)導(dǎo)致電解質(zhì)外漏，但物理性能的安全只是電池安全的一個(gè)側(cè)面，其他領(lǐng)域的不安全則同樣會(huì)產(chǎn)生隱患。

美國(guó)能源部研究發(fā)現(xiàn)，全固態(tài)電池在因?yàn)殇囍бl(fā)短路的溫度比傳統(tǒng)鋰離子電池更高，而熱量的釋放可能會(huì)通過(guò)易燃包裝或者附近的其他材料而起火;并且當(dāng)固態(tài)電解質(zhì)層因?yàn)楦鞣N原因而完整性受損的時(shí)候，會(huì)釋放巨大的熱量。

第三是量產(chǎn)問(wèn)題。

氧化物基電解質(zhì)這種材料制造工藝要求很高，需要800攝氏度以上的高溫?zé)Y(jié)才可以致密成型，對(duì)于大尺寸、超薄和無(wú)缺陷的陶瓷制備工藝有著極高的要求，對(duì)電池規(guī)模化制造帶來(lái)了更大的挑戰(zhàn)。

在生產(chǎn)環(huán)境和原材料純度方面，全固態(tài)電池的要求更高，批量生產(chǎn)大尺寸的電解質(zhì)薄膜存在困難，因此全固態(tài)電池的量產(chǎn)初期或只能小規(guī)模生產(chǎn)，用于一些對(duì)于成本容忍度更高的領(lǐng)域。即便到了量產(chǎn)階段，全固態(tài)電池的成本至少也是鋰離子電池的兩倍，完全不符合新能源產(chǎn)業(yè)降本的初衷。

所以，完全固態(tài)還有很長(zhǎng)的路要走，目前很多的廠商都在固態(tài)和半固態(tài)之間尋找一個(gè)過(guò)渡，既可以提高安全性，還可以降低成本。

目前國(guó)內(nèi)電池廠商的固態(tài)電池技術(shù)，比如衛(wèi)藍(lán)、清陶和寧波鋒鋰等，是以固液混合技術(shù)路線為主。國(guó)內(nèi)專家稱，固液混合并不是一個(gè)過(guò)渡技術(shù)，它可以算是固態(tài)電池的一種，如果全固態(tài)電池走不通的話，也有可能成為一個(gè)最終的解決方案。