日前，有媒體報道稱(chēng)，我國或將投入約60億元用于全固態(tài)電池研發(fā)，寧德時(shí)代、比亞迪、一汽、上汽、衛藍新能源和吉利共6家企業(yè)有望獲得政府基礎研發(fā)支持。據多位知情人士確認，此項行業(yè)內史無(wú)前例的項目由政府相關(guān)部委牽頭實(shí)施，鼓勵有條件的企業(yè)對全固態(tài)電池相關(guān)技術(shù)開(kāi)展研發(fā)。該項目經(jīng)過(guò)嚴格篩選后，最后具體分為7大項目，聚焦聚合物和硫化物等不同技術(shù)路線(xiàn)。
近一段時(shí)間以來(lái)，全固態(tài)電池的研發(fā)進(jìn)展及半固態(tài)電池上車(chē)的消息層出不窮，多家新能源車(chē)企和動(dòng)力電池供應商披露了相關(guān)的研發(fā)或量產(chǎn)進(jìn)展。固態(tài)電池正在成為產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)爭奪的下一個(gè)制高點(diǎn)。
在前沿技術(shù)方面，全固態(tài)電池干法制備取得新突破。近日，中國科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所固態(tài)能源系統技術(shù)中心研究團隊，利用熔融黏結技術(shù)干法制備出具有出色柔韌性的超薄硫化物固態(tài)電解質(zhì)膜，其力學(xué)性能、離子電導率及應力耗散特性，可有效抑制電池內部應力不均導致的機械失效。據悉，運用該方法制備出的一體化全固態(tài)電池具有優(yōu)異的界面穩定性、長(cháng)循環(huán)性能。
與此同時(shí)，產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)也正加快技術(shù)研發(fā)和生產(chǎn)線(xiàn)建設，為固態(tài)電池的量產(chǎn)做準備。
5月29日，億緯鋰能在互動(dòng)平臺上表示，在固態(tài)電池領(lǐng)域已開(kāi)展聚合物類(lèi)固態(tài)電池的研究，目前已初步實(shí)現室溫下的穩定運行，將在微型電子產(chǎn)品上實(shí)現應用。5月22日，天齊鋰業(yè)在互動(dòng)平臺上表示，已完成下一代固態(tài)電池用硫化鋰產(chǎn)品首單銷(xiāo)售，并且在技術(shù)路線(xiàn)和成本上具備較強競爭力；目前硫化鋰產(chǎn)品已實(shí)現小批量對外銷(xiāo)售，后續將繼續拓展客戶(hù)渠道。
5月16日，國軒高科在互動(dòng)平臺上表示，公司能量密度可達360Wh/kg的軟包半固態(tài)電池已具備產(chǎn)業(yè)化能力，目前正對接包括整車(chē)、低空飛行等不同領(lǐng)域的客戶(hù)。5月6日，龍蟠科技在互動(dòng)平臺上表示，全資子公司三金鋰電主要從事固態(tài)電池的前驅體生產(chǎn)，目前已建成年產(chǎn)5000噸三元前驅體產(chǎn)能。5月8日，海目星在互動(dòng)平臺上表示，公司參與了固態(tài)電池設備的開(kāi)發(fā)，對關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵工藝取得突破，并實(shí)現了國內固態(tài)及準固態(tài)電池中試產(chǎn)線(xiàn)的多種設備和產(chǎn)線(xiàn)的交付及生產(chǎn)，其中有部分設備已實(shí)現480Wh/kg的電池量產(chǎn)及銷(xiāo)售。4月18日，贏(yíng)合科技在互動(dòng)平臺上表示，固態(tài)電池的發(fā)展拉動(dòng)相關(guān)設備需求，公司生產(chǎn)的固態(tài)電池設備涂布機已發(fā)貨到客戶(hù)現場(chǎng)。
隨著(zhù)越來(lái)越多企業(yè)加入到固態(tài)電池的研發(fā)和生產(chǎn)行列，外界關(guān)注的目光也多了起來(lái)。有人質(zhì)疑究竟是企業(yè)為吸引眼球而制造噱頭，還是技術(shù)真有了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。對此，業(yè)內人士普遍認為，固態(tài)電池的研發(fā)和生產(chǎn)確在加速發(fā)展。同時(shí)，隨著(zhù)技術(shù)的不斷進(jìn)步和成本的逐步降低，固態(tài)電池的商業(yè)化應用也越來(lái)越接近現實(shí)。
上海鋼聯(lián)新能源事業(yè)部分析師?？?/span>表示，目前固態(tài)電池處于液態(tài)電池轉向半固態(tài)電池量產(chǎn)上線(xiàn)階段，例如海外固態(tài)電池研發(fā)進(jìn)度加快，國內上汽集團等車(chē)企紛紛表示預計“全固態(tài)電池2027年量產(chǎn)”。
4月8日，配裝“超快充固態(tài)電池1.0”的上汽智己L6正式亮相。根據智己汽車(chē)公布的信息，該款電池包的帶電量超130kWh，電池單體能量密度達368Wh，CLTC綜合續駛里程突破1000公里，可實(shí)現充電10分鐘行駛400公里的補能效率。
需要指出的是，智己L6所配裝的實(shí)際上是半固態(tài)電池。此前已有衛藍新能源、清陶能源和贛鋒鋰業(yè)等企業(yè)實(shí)現半固態(tài)電池的量產(chǎn)裝車(chē)，東風(fēng)和蔚來(lái)汽車(chē)等企業(yè)的相關(guān)產(chǎn)品投入市場(chǎng)。
固態(tài)電池以其高安全性、長(cháng)壽命和高能量密度等特點(diǎn)備受矚目。然而，目前市場(chǎng)上的固態(tài)電池技術(shù)尚未完全成熟，大規模應用仍面臨一定的挑戰。半固態(tài)電池作為走向全固態(tài)電池的過(guò)渡階段，在一定程度上保留了液態(tài)電池的優(yōu)勢，同時(shí)也在安全性能上有所提升。
上汽清陶能源科技有限公司總經(jīng)理李崢在CIBF2024上表示，公眾對于半固態(tài)的理解有差異，行業(yè)缺乏明確標準?！扒逄漳茉吹陌牍虘B(tài)不是凝膠態(tài)。對我們來(lái)說(shuō)，半固態(tài)到全固態(tài)是逐步升級，能存液體的空間越來(lái)越小，直到?jīng)]有液體，能量密度隨之越來(lái)越高。我們認為，半固態(tài)電池的發(fā)展能支撐全固態(tài)電池的發(fā)展，也是到全固態(tài)的必然發(fā)展過(guò)程?！彼Q(chēng)。
雖然存在部分質(zhì)疑聲音，但這并沒(méi)有阻擋固態(tài)電池的發(fā)展步伐，整車(chē)廠(chǎng)商紛紛開(kāi)始公布明確的上車(chē)時(shí)間表。
5月24日，上汽集團表示，2027年配裝全固態(tài)電池的智己新車(chē)將實(shí)現量產(chǎn)，并正式交付用戶(hù)；后續，全固態(tài)電池能量密度有望進(jìn)一步提升至500Wh/kg。廣汽集團也發(fā)布了全固態(tài)電池將于2026年量產(chǎn)裝車(chē)的消息。豐田、日產(chǎn)、本田分別計劃于2027年、2028年和2030年投放配裝全固態(tài)電池車(chē)型。三星SDI、SK On、LG新能源也發(fā)布了全固態(tài)電池的商業(yè)化計劃。
日前，東方證券發(fā)布研報稱(chēng)，國內固態(tài)電池材料體系全面優(yōu)化，產(chǎn)業(yè)鏈存在較多潛在機會(huì )。電解質(zhì)為固態(tài)電池關(guān)鍵創(chuàng )新點(diǎn)；正負極材料向高性能方向迭代，打開(kāi)高鎳三元、硅基負極乃至鋰金屬負極的應用空間；封裝多采用軟包路線(xiàn)，鋁塑膜需求有望提升。由于近期固態(tài)電池利好不斷，該機構看好產(chǎn)業(yè)化發(fā)展過(guò)程中不斷涌現的階段性機會(huì )。
“目前，全固態(tài)電池處于由技術(shù)突破到工程化實(shí)現的發(fā)展階段。全固態(tài)電池主流技術(shù)路線(xiàn)尚未明確，硫化物、氧化物聚合物復合等多條技術(shù)路線(xiàn)共同發(fā)展?！?/span>中國汽車(chē)戰略與政策研究中心高級研究員孫昱晗介紹說(shuō)，根據調研了解，目前國內外重點(diǎn)企業(yè)仍在針對全固態(tài)電池界面、析鋰等核心卡點(diǎn)問(wèn)題開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)，部分企業(yè)建設中試線(xiàn)嘗試相關(guān)技術(shù)的工程化實(shí)現。他認為，2027年，全固態(tài)電池有望實(shí)現裝車(chē)應用，實(shí)現從“0”到“1”的突破；2030年后，經(jīng)過(guò)一代產(chǎn)品的迭代，預計可以實(shí)現規模量產(chǎn)，產(chǎn)業(yè)鏈逐步打通。
車(chē)夫咨詢(xún)合伙人曹廣平認為，固態(tài)電池目前處于“技術(shù)可期、產(chǎn)業(yè)探索、商用尚早、市場(chǎng)呼喚”的發(fā)展階段。全固態(tài)電池由于各方面仍不太成熟，甚至技術(shù)路線(xiàn)也未完全確定，所以量產(chǎn)時(shí)間還很難說(shuō)，但固態(tài)類(lèi)的電池，尤其是半固態(tài)電池的實(shí)驗室研發(fā)已與車(chē)企對接，因此可能在2025～2030年批量生產(chǎn)。
不過(guò)，有業(yè)內專(zhuān)家強調，量產(chǎn)和產(chǎn)業(yè)化完全是兩個(gè)概念，技術(shù)成熟就可以生產(chǎn)產(chǎn)品，但產(chǎn)業(yè)化不是一兩家企業(yè)就能實(shí)現的，而是整條產(chǎn)業(yè)鏈上的企業(yè)都能夠做到；只有達到一定規模，產(chǎn)品成本才有下降空間，否則以液態(tài)電池5、6倍的價(jià)格，固態(tài)電池憑什么在市場(chǎng)上立足？中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽(yáng)明高也曾直言，雖然到2030年全固態(tài)電池有望實(shí)現產(chǎn)業(yè)化，但在當下階段企業(yè)還應腳踏實(shí)地解決關(guān)鍵問(wèn)題。
?？卤硎?，固態(tài)電池量產(chǎn)主要面臨三方面的挑戰，一是能量密度提升需要整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈適配，正極材料向無(wú)鈷靠攏，富鋰錳基潛力巨大，但目前難以解決電壓衰減、循環(huán)壽命低等問(wèn)題，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程受限；二是受技術(shù)制約，當前固態(tài)電池工藝尚未成熟，其發(fā)展亟需解決3個(gè)核心科學(xué)問(wèn)題，即固態(tài)電解質(zhì)的離子輸運機制、鋰枝晶生長(cháng)機制和多場(chǎng)耦合下的失效失控機制；三是受成本制約，部分材料售價(jià)昂貴，阻礙固態(tài)電池的量產(chǎn)解決方案。作為液態(tài)電池和固態(tài)電池的折中產(chǎn)品，半固態(tài)電池有望率先量產(chǎn)。固態(tài)電池比傳統鋰電池更容易適配鋰金屬負極和硅碳負極，但硅碳負極所需涂覆的額外電解質(zhì)導致成本高，鋰金屬負極成本雖然較低，但技術(shù)上仍存在鋰枝晶反應等難關(guān)。
“固態(tài)電池的量產(chǎn)有眾多關(guān)鍵技術(shù)難題有待解決。如固態(tài)電解質(zhì)和電極間的界面問(wèn)題，以及金屬鋰負極的鋰枝晶問(wèn)題，電池層級的安全管理策略等關(guān)鍵技術(shù)也不成熟?！睂O昱晗表示，“工程化制備技術(shù)也有待突破，一是固態(tài)電池裝車(chē)應用需要數百兆帕的超高壓工藝，實(shí)現結構完全致密化以解決界面問(wèn)題，相關(guān)的工藝和裝備有待開(kāi)發(fā)優(yōu)化；二是固態(tài)電池需要嚴苛的工藝環(huán)境，遠高于現有液態(tài)電池的濕度要求，才能避免釋放劇毒硫化氫氣體；三是固態(tài)電池工藝一致性要求更高，需要強大的工程能力和制造經(jīng)驗進(jìn)行支持?！?/span>
整體來(lái)看，成本和技術(shù)仍是固態(tài)電池量產(chǎn)的主要攔路虎。曹廣平認為，固態(tài)類(lèi)電池發(fā)展總體樂(lè )觀(guān)，因為多條技術(shù)方向上有可能競爭出1～2條比較好的產(chǎn)品路線(xiàn)。目前難點(diǎn)主要是集中在界面阻抗、穩定性、壽命、工藝以及成本上，且這些要素之間相互影響。因此，在相互作用以及共同發(fā)展過(guò)程中，行業(yè)還必須經(jīng)過(guò)多輪實(shí)驗室測試、小試、中試等來(lái)回反復的階段，不同的技術(shù)路線(xiàn)會(huì )展現不同的特點(diǎn)。
“固態(tài)電池是下一代動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)技術(shù)競爭的戰略制高點(diǎn)。固態(tài)電池在比能量、安全性、溫度適應性等方面較傳統液態(tài)電池具有革命性?xún)?yōu)勢，可支撐新能源汽車(chē)滿(mǎn)足全場(chǎng)景、全氣候、高安全的使用需求，是企業(yè)在下一代動(dòng)力電池競爭中取得優(yōu)勢的實(shí)現路徑，也是鞏固擴大我國智能網(wǎng)聯(lián)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)先優(yōu)勢的重要抓手?！睂O昱晗表示，除新能源汽車(chē)外，固態(tài)電池在航空航天、國防軍工等戰略性領(lǐng)域同樣具有廣闊的應用前景。因此，固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有戰略意義，需要產(chǎn)業(yè)各方協(xié)同推動(dòng)發(fā)展。
歐陽(yáng)明高表示，全固態(tài)電池是公認的下一代電池首選方案之一，被列入中國、美國、歐盟、日韓等主要國家的發(fā)展戰略，也成為下一代電池技術(shù)競爭的關(guān)鍵制高點(diǎn)。但他同時(shí)提醒，半固態(tài)電池正在試裝車(chē)，良品率、電池成本、充電倍率、循環(huán)壽命這些問(wèn)題還需要解決。從全行業(yè)看，中國既要發(fā)展漸進(jìn)性的半固態(tài)技術(shù)路線(xiàn)，又要防范激進(jìn)型全固態(tài)技術(shù)路線(xiàn)帶來(lái)的顛覆性風(fēng)險。
對此，孫昱晗認為，全固態(tài)電池與正極材料體系兼容度高，但對負極材料、隔膜、電解液、制造裝備等現有產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節造成較大影響。負極材料方面，固態(tài)電池采用鋰金屬負極與固態(tài)電解質(zhì)匹配，能充分體現全固態(tài)電池高能量密度的特點(diǎn)，未來(lái)金屬鋰有望成為全固態(tài)電池的主流負極材料，對現有石墨等負極材料體系造成沖擊。電解液方面，氧化物、硫化物等無(wú)機固態(tài)電解質(zhì)通常采用溶劑凝膠、高溫固相、高溫燒結等方法制備，不再需要傳統電解液的溶質(zhì)和溶劑，將完全取代當前電解液體系，對產(chǎn)業(yè)帶來(lái)顛覆性變革。隔膜方面，全固態(tài)電解質(zhì)體系下，可能會(huì )逐步取消使用現有液態(tài)電池體系下的隔膜，對現有鋰電隔膜產(chǎn)業(yè)影響較大。生產(chǎn)制造裝備方面，注液機等個(gè)別設備會(huì )被完全取消，需要增配與固態(tài)電解質(zhì)成膜、等靜壓、干法電極等工藝相匹配的設備，對生產(chǎn)制造裝備升級提出較大的挑戰。
在業(yè)內專(zhuān)家看來(lái)，以應用為本，高性能鋰電池的發(fā)展之路應多維并進(jìn)，除對固態(tài)電池這一前沿技術(shù)開(kāi)展探索外，同樣不能忽視在液態(tài)電池領(lǐng)域的深厚積淀和顯著(zhù)優(yōu)勢。這些優(yōu)勢不僅體現在技術(shù)研發(fā)的成熟度上，還展現在產(chǎn)業(yè)鏈完善、成本控制及市場(chǎng)應用廣泛等多個(gè)方面。
液態(tài)電池仍有一定的提升潛力和廣闊的發(fā)展空間。隨著(zhù)新材料、新工藝的不斷涌現，中國動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)鏈有望進(jìn)一步提升鋰電池的能量密度，提升新能源汽車(chē)的續駛里程和安全性能。在充電速度方面，通過(guò)優(yōu)化電池結構、提升充電效率等技術(shù)手段，可進(jìn)一步縮短充電時(shí)間，提高用戶(hù)體驗。因此，在推動(dòng)高性能鋰電池發(fā)展的過(guò)程中，我國應充分利用現有優(yōu)勢，延續在非固態(tài)電池領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，并不斷挖掘和拓展新的技術(shù)方向和應用場(chǎng)景。
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