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隨著中國全固態電池產學研協同創新平臺（CASIP）掛牌成立，新能源汽車行業的關注點再度落到這一動力電池新技術領域。據介紹，該創新平臺旨在發揮帶動作用，積極引導和組織整車、動力電池、關鍵材料企業和有關高校、科研院所開展協同創新，共同推動全固態電池技術突破和產業化應用。同在近期，輝能科技計劃IPO等固態電池企業的最新動態也屢屢見諸報端。

 

近年來，行業對固態電池的產業化翹首以盼，但此事心急不得。作為CASIP牽頭人之一的中國科學院院士、清華大學教授歐陽明高直言，全固態電池有可能2030年前后實現產業化。在此之前，行業發展漸近式半固態技術路線的同時，還要防范激進型全固態技術路線帶來的顛覆性風險。

 

01

 

探索腳步越邁越大

 

當前，中國動力電池產業處于全球領先地位，在液態鋰離子電池領域取得了顯著進步，但隨著新能源汽車的市場化發展，市場對動力電池提出了更高要求，高可靠、高安全、高能量密度成為企業發力的主要方向，全固態電池正是路徑之一。

 

記者了解到，我國固態電池技術研發突飛猛進。來自國家知識產權局的數據顯示，我國關于固態電池的專利申請保持上升勢頭，2022年就有785項，其中有效實用新型專利150項；2023年專利申請604項，其中有效實用新型專利90項。寧德時代、國軒高科、蜂巢能源、屹鋰新能源、鋰威能源、中汽創智等企業都有多項關于固態電池材料、工藝及制備方法的專利申請。

 

與此同時，不少整車企也陸續自行或以合作方式展開對固態電池的研發。一汽與遠景動力聯合申請了《全固態電池模組及其裝配方法》專利；吉利與旗下綠色智行聯合申請了《一種極片、極片的制備方法、電池、電池模塊、電池包及裝置》專利；北汽與旗下北汽藍谷聯合申請了《固態電解質、固態電池及其制備方法》專利；極氪增資寧波威睿后，便有了自研電池的能力，與吉利共同研發了一種固態電解質材料及其制備方法與應用，能夠提高固態電解質材料的導電性能，提升全固態電池的能量密度。

 

上汽集團于2023年8月與清陶能源合資成立了上汽清陶，并于今年1月在互動平臺表示，2024年開始，半固態電池將率先在智己L6等新車型上實現量產應用，公司正加緊推進相關工作，力爭早日將產品投放市場，并實現在整車上的產業化應用，拉開中國汽車固態電池“上車”帷幕。

 

在配套整車的探索方面，上汽與清陶能源合作的第一代固態電池在2022年完成了裝車試驗，在實現“系統級零熱失控”的前提下，單體能量密度達到368Wh/kg（相比磷酸鐵鋰電池，能量密度提升100％以上），測試車輛最大續駛里程達1083公里。2023年5月，贛鋒鋰業表示，公司一代固態電池已經開始量產，二代固態電池安全性能完全達到車規級要求，研發樣品的循環性能也已達到車企的要求。此外，2022年，首批東風固態電池示范運營車正式交付，50輛東風固態電池汽車已在江西、湖南等6省10地累計行駛超120萬公里。目前，東風汽車研發出了第二代固態電池，有望在2024年搭載應用，可使整車續駛里程達800公里以上。

 

02

 

技術壁壘尚未跨越

 

縱觀固態電池的發展歷程，根據電解質類型的不同，可分為聚合物固體電解質、氧化物固體電解質和硫化物固體電解質。中汽創智科技有限公司首席科技官、工學博士周劍光向《中國汽車報》記者介紹道，從時間線來看，聚合物固體電解質在車端最早實現應用，如法國博洛雷的電動汽車使用的就是聚合物固體電解質，但這類電解質體系目前只適配磷酸鐵鋰正極，故而電芯能量密度有限；從市場端來看，氧化物固體電解質在國內比較熱門，可以應用于固液混合電池，目前許多企業在做的半固態電池都采用這條技術路線；從長遠來看，硫化物固體電解質，因為離子電導率很高，可與電解液的離子電導率相媲美，同時考慮到其相比于氧化物電解質具有更好的加工性能，最具應用前景。

 

據了解，業內對于固態電池的分級界定，以電芯中固態電解質含量為依據，半固態鋰電池電芯中固態電解質含量達90％～95％；準固態鋰電池電芯中固態電解質的占比進一步加大，通常在95％以上，是半固態鋰電池向全固態電池過渡的階段；全固態鋰電池的電芯則全部由固態電極和固態電解質材料構成。比如，蜂巢能源的果凍電池、寧德時代的凝聚態電池都屬于半固態電池。現階段，半固態電池技術基本成熟，不少產品進入試裝車階段。凱聯資本行業分析師朱濤提出，半固態電池走向量產只是時間問題，但從半固態電池到固態電池，存在巨大的技術“鴻溝”。

 

中科院電工所前研究人員周康（化名）對此表示認同：“半固態電池可以簡單理解為凝膠狀態，介于液態和固態之間，比液態安全，但沒有固態安全；倍率性比固態好，但沒有液態好，是一個中間產物。盡管只有5％～10％的液態電解質，但半固態電池和液態電池差距并不大；而如果電解液完全變成固態，電解質中的離子將移動困難，直接影響電池性能，使得導電率低，倍率性差，還影響電池壽命。”

 

全固態電池并不是半固態電池的延續，不存在一脈相承、承前啟后一說。周劍光解釋說：“半固態與全固態是兩種完全不同的電池形態。從半固態到全固態電池，無法從‘此岸’的過去預測‘彼岸’的未來。在產業化方面，全固態電池目前來看只有硫化物體系最有希望，但硫化物全固態電芯的商業化仍然面臨很多困難。首先是技術層面，如硫化物固體電解質涂布體系的適配性問題，在硫化物固體電解質成膜開發過程中無法使用傳統動力電池經典的PVDF-NMP涂布材料體系，需要篩選出滿足要求的全新涂布材料體系，這是一項較為艱巨的任務。其次，硫化物電芯的界面問題，在電芯設計、加工及應用環節都需要切實可行的方案妥善解決。”

 

此外，固態電池在配套裝備開發方面和相關設備產業鏈尚不成熟。周劍光表示，由于硫化物固體電解質對水分極為敏感，對硫化物固體電解質制備和應用的環境及設備要求較高，尤其是規模化制備方面尚無成熟經驗可供參考，因此需要強有力的非標裝備開發能力支撐。

 

03

 

需要警惕“欲速不達”

 

在周劍光看來，雖然我國在全固態電池方面起步較晚，但通過引進、模仿、學習能夠節省不少的初步創新成本，具備一定的后發優勢，有望發展成為高速增長的主要動力。

 

歐陽明高指出，全固態電池產業路線圖不是一家公司所能確定的，需要很多具有實力的公司共同參與，技術產業化的時間在2027～2030年，這是全行業的共識。人工智能的快速發展正在改變材料的研發范式，這是全固態電池大幅加速推進的底氣，也將為2030年前后實現全固態電池產業化突破增加了確定性。

 

有信心是好事，但顯然也有業內人士認為此事沒有那么樂觀。“到2030年還有6年，盡管不清楚6年后產業發展情況會如何，但我認為3～4年內技術不會有太大突破。”在周康看來，量產和產業化完全是兩個概念，技術成熟就可以生產產品，但產業化不是一兩家企業就能實現的，而是整條產業鏈上的企業都能夠做到；只有達到一定規模，產品成本才有下降空間，否則以液態電池5、6倍的價格，固態電池憑什么在市場上中立足？

 

歐陽明高也指出，雖然到2030年全固態電池有望實現產業化，但在當下階段企業還應腳踏實地解決關鍵問題。他直言：“現在，很多企業迫不及待將固態電池裝車，但如果沒有解決好這個領域的關鍵問題，裝車也只是作秀，欲速不達。”

 

據了解，目前固態電池的整個產業鏈基礎還不成熟，從液態電池轉向全固態電池，從原料到基材生產，從電芯／電池包裝配到電池生產應用再到電池回收，全生命周期的產業鏈都會發生巨變。現階段，行業對全固態電池的研發認識還不統一、力量比較分散、產學研不協調，需要聯合起來建立協同創新平臺，共同突破全固態電池產業化的關鍵技術，這正是CASIP建立的初衷。

 

除了CASIP，中國一汽、東風汽車、長安汽車、中國科學院、清華大學、北京大學、中汽創智、力神、貝特瑞、當升、國聯研究院等27家單位聯合組建了“中央企業固態電池產業創新聯合體”，旨在加強與產業鏈上下游單位協作，構建獨具特色、優勢互補、結構合理的產業增長引擎，加快固態電池關鍵材料及關鍵技術開發、創新成果產出及孵化轉化，共同推動我國固態電池技術的研發和應用，為動力電池及新能源汽車產業發展注入新動力。

 

此外，不得不指出的是，全固態電池能否盡快裝車，不僅要看研發端的進展，更要看市場需求。企業需要進一步深入挖掘、剖析細分賽道市場中具備核心競爭實力的全固態電池方案，結合開發、量產成本，綜合考慮全固態電池裝車的必要性。在創新與“守拙”之間，更重要的是不能因小失大、顧此失彼，不能為了全固態電池產業化，影響當前的動力電池產業發展。