每經記者｜孫磊    每經編(bian)輯｜裴健如

近(jin)期，固(gu)態電(dian)池(chi)熱度持續。

繼(ji)智己汽(qi)車宣布量(liang)產上車“超快充固態電池(chi)(chi)”后，廣(guang)汽(qi)集(ji)團(tuan)在2024年廣(guang)汽(qi)科技日上也公(gong)布了其全(quan)固態電池(chi)(chi)在容(rong)量(liang)、能量(liang)密(mi)度、安全(quan)性(xing)和(he)制造技術上的階段性(xing)成果。

廣汽(qi)研究院人(ren)工智能首席科學(xue)(xue)家(jia)、X Lab自動(dong)駕駛實驗室主任(ren)陳學(xue)(xue)文介紹稱，得(de)益于(yu)第三(san)代海(hai)綿硅負極(ji)(ji)和高面容量(liang)固態(tai)正極(ji)(ji)技術(shu)，廣汽(qi)集團全固態(tai)電池的(de)能量(liang)密度實現了400Wh/kg以上，計劃于(yu)2026年“上車”，首先(xian)搭載于(yu)昊鉑車型。

在此之前(qian)，據中(zhong)國科學院青島能源所消息，近期，其先(xian)進儲能材料與技(ji)術研究(jiu)組解決(jue)了(le)硫(liu)化物(wu)(wu)全(quan)固態電池疊層工藝(yi)的行業痛點及瓶(ping)頸問題(ti)，打通了(le)硫(liu)化物(wu)(wu)全(quan)固態電池的大型車載電池制作工藝(yi)的最后一道難關，在硫(liu)化物(wu)(wu)軟包電池疊片技(ji)術上(shang)取(qu)得關鍵(jian)性突破。

對固態電池近期熱(re)度的居高不下，有觀點認(ren)為，陷入(ru)同質化(hua)競爭的中(zhong)國新能(neng)源汽車(che)廠商，迫切需要為車(che)型(xing)尋找差異化(hua)亮點。當800V和(he)超(chao)快充逐漸滲透(tou)為行業(ye)(ye)20萬元(yuan)以上(shang)車(che)型(xing)的標配方案時，固態電池成了部(bu)分企業(ye)(ye)為消(xiao)費者和(he)資本市場講述最(zui)新產品故事(shi)的窗口(kou)。

據(ju)東方財富數(shu)(shu)據(ju)，截至4月15日收盤，固(gu)態電池板塊指數(shu)(shu)（BK0968）當日下跌4.22%。

由半固態向全固態演進

據了解，與(yu)傳統液態電池(chi)(chi)相(xiang)比，固(gu)態電池(chi)(chi)使用固(gu)態電解質來替(ti)代(dai)液態電解質。進(jin)一步細分(fen)，固(gu)態電池(chi)(chi)還包括半(ban)固(gu)態和全固(gu)態等多(duo)種(zhong)類型，這些主要根(gen)據電解液的含量來區(qu)分(fen)。此外，還存在一種(zhong)凝膠態的電池(chi)(chi)，因為電解質不流動，在某種(zhong)程度上可以(yi)被視為類固(gu)態電池(chi)(chi)。

就目前來看，半(ban)固態電池(chi)(chi)正逐步(bu)裝車(che)(che)商用，向商業化邁進。4月8日晚(wan)，智(zhi)己(ji)汽(qi)車(che)(che)舉行發布會，其推出的電動汽(qi)車(che)(che)智(zhi)己(ji)L6搭(da)載(zai)了準900V超快充“光年”固態電池(chi)(chi)。不過，蓋世汽(qi)車(che)(che)研(yan)究院高(gao)級總監王顯斌告訴《每日經濟(ji)新聞》記者，該(gai)車(che)(che)搭(da)載(zai)的電池(chi)(chi)為半(ban)固態電池(chi)(chi)。

圖片來源：智己汽車發布會截圖

與(yu)全固態(tai)(tai)電(dian)(dian)池不同，半固態(tai)(tai)電(dian)(dian)池為部分添(tian)加了液態(tai)(tai)電(dian)(dian)解液的(de)電(dian)(dian)池，是通往(wang)全固態(tai)(tai)電(dian)(dian)池路(lu)上(shang)的(de)“折中方案”。“目前市場普遍將鋰(li)(li)電(dian)(dian)池中電(dian)(dian)解液用量(liang)減少90%、上(shang)下可浮動5%的(de)電(dian)(dian)池，視為半固態(tai)(tai)電(dian)(dian)池。”鋰(li)(li)電(dian)(dian)池研究機構真鋰(li)(li)研究創始人墨柯向記者表示(shi)。

值得一提的(de)是(shi)，清陶(tao)能源(yuan)是(shi)此(ci)次智己L6的(de)動力電(dian)(dian)池供應(ying)商(shang)。據(ju)清陶(tao)能源(yuan)聯合創始人、總經理李崢介紹，與(yu)此(ci)前一些(xie)半(ban)固態(tai)電(dian)(dian)池采用(yong)(yong)“果凍”電(dian)(dian)解(jie)質(zhi)的(de)技術不同，此(ci)次智己與(yu)清陶(tao)推(tui)出的(de)電(dian)(dian)池采用(yong)(yong)了“高離子電(dian)(dian)導(dao)率、耐高溫固態(tai)電(dian)(dian)解(jie)質(zhi)”以(yi)及“干法固態(tai)電(dian)(dian)解(jie)質(zhi)層一體成型”技術。

據(ju)了解(jie)(jie)，清陶能(neng)源此次使(shi)用的新技術不僅(jin)使(shi)得(de)電(dian)(dian)芯整體內阻大幅(fu)下降，也使(shi)得(de)電(dian)(dian)池具備超快充(chong)能(neng)力。“半固(gu)態電(dian)(dian)池，其(qi)實(shi)還是(shi)有一些(xie)(xie)電(dian)(dian)解(jie)(jie)液的，它(ta)可(ke)以通(tong)過一些(xie)(xie)材料(liao)的包(bao)裹(guo)，實(shi)現(xian)超導能(neng)力。正極和(he)負極材料(liao)的電(dian)(dian)子在不斷流動，能(neng)夠實(shi)現(xian)更好的充(chong)電(dian)(dian)數據(ju)。”王(wang)顯斌說。

光(guang)大(da)證券發布研報稱，上汽集團與清陶能源共同研發的第一代(dai)固(gu)態(tai)電(dian)池已開始(shi)排產。半固(gu)態(tai)路線(xian)對(dui)于現(xian)有液態(tai)鋰離子(zi)電(dian)池體系更迭小，被(bei)視(shi)為(wei)全(quan)固(gu)態(tai)的過渡路線(xian)，半固(gu)態(tai)電(dian)池供應鏈(lian)與現(xian)有供應鏈(lian)的重合度高，對(dui)產業鏈(lian)沖擊(ji)有限。

李(li)崢也(ye)(ye)坦言，清陶(tao)能源的固(gu)態(tai)(tai)(tai)電(dian)池(chi)(chi)(chi)產業化(hua)分為(wei)三步：第(di)一代固(gu)態(tai)(tai)(tai)電(dian)池(chi)(chi)(chi)，即在智己汽車上裝車量產的電(dian)池(chi)(chi)(chi)，也(ye)(ye)被稱(cheng)為(wei)半固(gu)態(tai)(tai)(tai)電(dian)池(chi)(chi)(chi)；2025年(nian)會開發(fa)第(di)二(er)代固(gu)態(tai)(tai)(tai)電(dian)池(chi)(chi)(chi)；最終(zhong)實現的第(di)三代固(gu)態(tai)(tai)(tai)電(dian)池(chi)(chi)(chi)，也(ye)(ye)就是全固(gu)態(tai)(tai)(tai)電(dian)池(chi)(chi)(chi)。

主要優勢在于提升安全性與續航里程

公(gong)開資料顯示，固態電(dian)(dian)池(chi)(chi)與目前主(zhu)流(liu)的(de)傳(chuan)統鋰(li)離子(zi)(zi)電(dian)(dian)池(chi)(chi)最大的(de)不同(tong)在(zai)于(yu)電(dian)(dian)解(jie)質。固態電(dian)(dian)池(chi)(chi)是使(shi)用固體電(dian)(dian)解(jie)質，替(ti)代了(le)傳(chuan)統鋰(li)離子(zi)(zi)電(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)電(dian)(dian)解(jie)液(ye)和隔膜，這(zhe)種做法降低了(le)熱(re)失控風險，電(dian)(dian)池(chi)(chi)安全性進一步提(ti)高。

據了解(jie)，固(gu)態(tai)(tai)電池(chi)(chi)電解(jie)質的(de)厚(hou)度和優越的(de)機械性能，可以有效抵抗鋰枝晶(jing)造成的(de)穿刺(ci)現象。同時，固(gu)態(tai)(tai)電池(chi)(chi)還不易燃，不易揮發，即使(shi)短路，也可以防止熱失(shi)控造成的(de)起火。此外，固(gu)態(tai)(tai)電解(jie)質電化(hua)學窗(chuang)口(kou)普遍較高，不易被正負極氧(yang)化(hua)還原，防止脹氣鼓包風險。

“半固態電池(chi)和固態電池(chi)帶來(lai)的(de)一個很大影響，在于(yu)解(jie)決(jue)動力電池(chi)的(de)安全問(wen)題。因為傳統電池(chi)隔膜被刺穿，會(hui)出現(xian)熱失控。而(er)固態電池(chi)基本上沒有液體（電解(jie)液），可能(neng)(neng)就相對能(neng)(neng)夠解(jie)決(jue)這種(zhong)（安全）問(wen)題。”王顯斌告訴記者。

同時，固態(tai)電池(chi)(chi)電化學窗口(kou)可(ke)達(da)5V以(yi)上，高于(yu)液態(tai)鋰(li)(li)電池(chi)(chi)（4.2V），允許匹配高能(neng)正極(ji)和金屬鋰(li)(li)負極(ji)，大(da)幅(fu)提(ti)(ti)升了理論能(neng)量(liang)密度；固態(tai)電池(chi)(chi)可(ke)簡化封裝、冷卻系統，在(zai)有限空間進(jin)一步縮減電池(chi)(chi)重量(liang)，體積能(neng)量(liang)密度較液態(tai)鋰(li)(li)電池(chi)(chi)（石墨負極(ji)）提(ti)(ti)升70%以(yi)上。

以廣(guang)(guang)汽(qi)集團發布(bu)的(de)固態電(dian)(dian)池為例，廣(guang)(guang)汽(qi)埃安電(dian)(dian)池研發部負責(ze)人李進表示，廣(guang)(guang)汽(qi)集團憑借第三(san)代(dai)海綿硅負極(ji)技(ji)術(shu)和高面容量(liang)固態正極(ji)技(ji)術(shu)，實現了全(quan)固態電(dian)(dian)池能量(liang)密度達到(dao)400Wh/kg以上，較當(dang)前(qian)量(liang)產的(de)液態鋰離子電(dian)(dian)池體積能量(liang)密度提升52%以上，質量(liang)能量(liang)密度提升50%以上，實現超1000公里續航(hang)。

圖片來源：廣汽集團微信公眾號

華(hua)金(jin)(jin)證券電力設備(bei)與新能源首席(xi)分析師張文(wen)臣也表示，固(gu)態(tai)電池使(shi)用(yong)(yong)的(de)固(gu)態(tai)電解質(zhi)，具有較高(gao)的(de)化學(xue)穩定(ding)性(xing)，繞開(kai)了液(ye)態(tai)電解質(zhi)的(de)濃(nong)度梯度問題，同時對鋰金(jin)(jin)屬負極(ji)的(de)鋰枝晶的(de)形(xing)成(cheng)及硅的(de)膨(peng)脹(zhang)起抑制作(zuo)用(yong)(yong)，其(qi)較高(gao)的(de)電化學(xue)平臺對富鋰錳基等新型正極(ji)材料的(de)應用(yong)(yong)提供了理(li)論(lun)使(shi)用(yong)(yong)可(ke)行(xing)性(xing)。

“固態(tai)(tai)電(dian)池(chi)有望打破當(dang)前(qian)動力電(dian)池(chi)的(de)(de)技術局(ju)限，全固態(tai)(tai)電(dian)池(chi)可以在實現超高能量密度的(de)(de)同時，大(da)幅(fu)改善電(dian)芯(xin)的(de)(de)本質安全性(xing)，同時實現更(geng)寬的(de)(de)使用溫域。”李進(jin)稱。

預計2030年能夠實現規模化應用

業(ye)內分析認為(wei)(wei)，作為(wei)(wei)下(xia)一代高(gao)性(xing)能鋰電(dian)(dian)池，固態(tai)電(dian)(dian)池行(xing)業(ye)市場規(gui)模有望(wang)迎來(lai)快(kuai)速增長。據方(fang)正(zheng)證券測算(suan)，目前(qian)國產新能源車企已實現半固態(tai)電(dian)(dian)池裝車，預(yu)計2026年(nian)(nian)至2030年(nian)(nian)為(wei)(wei)全固態(tai)電(dian)(dian)池放量窗口期。2027年(nian)(nian)和2030年(nian)(nian)，固態(tai)電(dian)(dian)池需求量或分別超100GWh、460GWh。

但(dan)需(xu)要(yao)注(zhu)意的是，固態(tai)(tai)電(dian)池(chi)(chi)產業鏈尚未成(cheng)(cheng)熟(shu)，目前固態(tai)(tai)電(dian)池(chi)(chi)仍處于(yu)初步應(ying)用(yong)階段(duan)，面(mian)臨著大規模量產及商業化(hua)的難題(ti)。“固態(tai)(tai)電(dian)池(chi)(chi)當(dang)前面(mian)臨的挑(tiao)戰(zhan)有很多，其(qi)中一個就(jiu)是成(cheng)(cheng)本(ben)比較高，而成(cheng)(cheng)本(ben)比較高的核心在于(yu)其(qi)供應(ying)鏈不（健）全(quan)。”王(wang)顯斌(bin)告訴記者。

“此外，就現在(zai)主流(liu)來看(kan)，大家認為終極(ji)的(de)(de)(de)技術路(lu)線(xian)是硫化物(wu)的(de)(de)(de)固態電(dian)池，但其實(shi)往這個方向去發(fa)展的(de)(de)(de)話，目前工藝方面還存在(zai)挑戰，同時超高壓使用這方面也存在(zai)挑戰。”王顯(xian)斌進一步解(jie)釋(shi)稱，在(zai)硫化物(wu)技術路(lu)線(xian)下(xia)，固態電(dian)池的(de)(de)(de)界面反應也需要克(ke)服(fu)一些困難。

寧(ning)德時代(dai)在(zai)(zai)2023年(nian)度(du)業績說明會(hui)上也表示(shi)：“固態電池(chi)有(you)三條(tiao)技(ji)術路線(xian)(xian)：氧化(hua)物(wu)、硫化(hua)物(wu)及聚合物(wu)路線(xian)(xian)。目前還(huan)(huan)有(you)很多基本的(de)問題待解(jie)決，如大多數(shu)固態電解(jie)質中(zhong)的(de)離子擴散速率與液態電解(jie)質存在(zai)(zai)數(shu)量級差異、固固界面(mian)難(nan)以始終保(bao)持良好(hao)接(jie)觸等，在(zai)(zai)突破這些科技(ji)問題后，還(huan)(huan)會(hui)遇到產業化(hua)的(de)問題。”

圖片來源：每日經濟新聞 資料圖

“固(gu)態電池面(mian)臨的(de)(de)(de)(de)挑戰(zhan)，主要是如何(he)進一步提升固(gu)態電解(jie)質的(de)(de)(de)(de)離子電導率、與鋰金屬和(he)高比能(neng)電極材料的(de)(de)(de)(de)匹配性，和(he)構筑相對穩(wen)定的(de)(de)(de)(de)固(gu)固(gu)界(jie)面(mian)。”中國科(ke)學院院士孫世剛在2024年百人會論壇上(shang)也表達了類似的(de)(de)(de)(de)觀點(dian)。

對于(yu)固態電(dian)池當前的電(dian)導(dao)方(fang)面(mian)的問題，孫世剛提(ti)出的解決辦法是，“用表面(mian)化學(xue)方(fang)式來(lai)提(ti)升固態電(dian)解質(zhi)的性能，通(tong)(tong)過調(diao)控(kong)(kong)鋰的遷(qian)移能壘提(ti)高性能。例如，對于(yu)硫化物來(lai)說(shuo)，通(tong)(tong)過元素取代，用其他離子到晶格(ge)位點，提(ti)升材料的周期循環和(he)穩定性。另外，通(tong)(tong)過界面(mian)調(diao)控(kong)(kong)，提(ti)升快(kuai)速充放(fang)電(dian)能力”。

王顯斌認為：“短期來講，全固(gu)態(tai)(tai)電池應(ying)該是很難（產(chan)業化(hua)）的，到(dao)2030年可(ke)能會有希(xi)望實現(xian)(xian)。現(xian)(xian)在還是從液態(tai)(tai)到(dao)半固(gu)態(tai)(tai)，到(dao)凝膠態(tai)(tai)，最(zui)后(hou)再到(dao)全固(gu)態(tai)(tai)的發(fa)展趨勢。”

中(zhong)國化(hua)學與物理(li)電(dian)(dian)(dian)源行業協會(hui)方面也(ye)表示，全固(gu)態電(dian)(dian)(dian)池與半(ban)固(gu)態電(dian)(dian)(dian)池、液態電(dian)(dian)(dian)池是不同的概念，全固(gu)態電(dian)(dian)(dian)池在車(che)輛(liang)上(shang)實現規模化(hua)應用，要等(deng)到2030年左右。