歐美、日韓、中國都在加速研發(fā)固態(tài)電池，一場圍繞“固態(tài)電池技術(shù)”的爭奪戰(zhàn)正在上演。
固態(tài)電池的消息每一次迎來“更新”都會在行業(yè)內(nèi)掀起波瀾，這一次也不例外。
近期，梅賽德斯-奔馳宣布，已經(jīng)開始對旗下純電車型搭載固態(tài)電池并且開展路測，在電池尺寸和重量不變的情況下，固態(tài)電池可使純電EQS測試車續(xù)航里程增加25%，續(xù)航里程超過1000公里。
同期，豐田宣布，固態(tài)電池生產(chǎn)計劃已獲得日本政府正式批準，并將于2026年正式啟動固態(tài)電池的生產(chǎn)，其規(guī)劃是在2030年后實現(xiàn)年產(chǎn)量9GWh的目標。
奔馳路測固態(tài)電池、豐田于2026年啟動生產(chǎn)，歐美、日韓等國家是否會率先顛覆現(xiàn)有的電池技術(shù)，實現(xiàn)“超車”？中國固態(tài)電池何時能量產(chǎn)裝車？
中國科學院院士、中國電動汽車百人會副理事長歐陽明高向《中國經(jīng)營報》記者指出：“相比國外，由于我們的液態(tài)鋰離子電池產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢大，所以漸進性固液混合電池技術(shù)路線占主導。固液混合是我們的特點，(產(chǎn)業(yè)界)對全固態(tài)電池的認識還不太一致，投入也不太夠，跟日韓差距比較大。但是從戰(zhàn)略全局看，重點要防范的是全固態(tài)電池技術(shù)路線帶來的顛覆性風險”。
比亞迪電池CTO孫華軍表示，2027年—2029年是硫化物固態(tài)電池的示范期，主要針對中高端電動車，2030年—2032年硫化物固態(tài)電池會進入拓展期，將運用到主流電動汽車。
奔馳率先路測固態(tài)電池
固態(tài)電池是一種使用固態(tài)電解質(zhì)取代傳統(tǒng)鋰離子電池中電解液的新型電池，由于在本征安全性和能量密度上表現(xiàn)出較大的潛力，固態(tài)電池于近年被視為可以繼承鋰離子電池主流地位的電池技術(shù)。
根據(jù)電解質(zhì)的分類，全固態(tài)電解質(zhì)主要有三大技術(shù)路線：聚合物電解質(zhì)、氧化物電解質(zhì)、硫化物電解質(zhì)。
目前，選擇硫化物作為電解質(zhì)的企業(yè)較多。寧德時代、比亞迪、寶馬、現(xiàn)代、豐田、日產(chǎn)等企業(yè)是硫化物技術(shù)路線的代表，大眾、贛鋒鋰業(yè)、清陶能源、太藍新能源、富士、SK On等企業(yè)是氧化物技術(shù)路線的代表。
梅賽德斯-奔馳正在路測的固態(tài)電池是與美國公司Factorial合作開發(fā)的，今年夏天，該公司將向梅賽德斯-奔馳交付基于FEST平臺的固態(tài)電池。
Factorial是一家專注固態(tài)電池技術(shù)研發(fā)的公司，投資方包括梅賽德斯-奔馳、Stellantis和現(xiàn)代汽車。
2024年夏天，F(xiàn)actorial向梅賽德斯-奔馳交付了采用公司專有FEST(Factional電解質(zhì)系統(tǒng)技術(shù))固態(tài)平臺的鋰金屬固態(tài)電池電芯，這是該公司首次向全球OEM廠商交付鋰金屬固態(tài)電池B樣品。
“電池新產(chǎn)品開發(fā)過程通常會經(jīng)歷‘Pre-A樣、A樣、B樣、C樣、D樣、發(fā)布’等幾個階段?！蔽宓V證券分析師張鵬在研報中指出，“寧德時代曾在2019年度業(yè)績交流會上表示：‘在國際市場，從和客戶聯(lián)合開發(fā)產(chǎn)品A、B、C樣到量產(chǎn)一般經(jīng)歷36—48個月不等，而客戶一般而言在第二樣品階段時開始定點’。”
Factorial公司表示，其基于硫化物的系統(tǒng)有效解決了傳統(tǒng)鋰離子電池中易燃液體電解質(zhì)的設(shè)計問題，且在超過90攝氏度的高溫下仍能保持穩(wěn)定性。
該公司聲稱，是為未來的電動汽車提供超過600英里(約965.61公里)的行駛里程，同時減輕40%的重量和縮小33%的電池體積，相比傳統(tǒng)鋰離子電池。
三重大山：成本、技術(shù)、制造
盡管固態(tài)電池具有潛在優(yōu)勢，但面臨多項量產(chǎn)難題。
“固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化仍需解決技術(shù)、工藝和成本的問題?！比珖f(xié)常委、經(jīng)濟委員會副主任，工業(yè)和信息化部原部長苗圩稱。
當前，全固體電解質(zhì)材料綜合性能難以平衡且成本高限制了固態(tài)電池大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。
現(xiàn)階段，固態(tài)電池電解質(zhì)綜合性能存在難以平衡的難題。國聯(lián)證券在一份研究報告中指出，從材料特性來看，無論聚合物、氧化物還是硫化物，其作為固態(tài)電解質(zhì)的綜合表現(xiàn)不佳，如聚合物電解質(zhì)易加工、生產(chǎn)難度低，但是離子電導率不高，影響充放電性能，氧化物和硫化物電解質(zhì)具有更高的電導率、安全性和機械強度，但是其制造難度更大，成本更高。
除了材料性能“卡點”，成本也是阻礙固態(tài)電池大規(guī)模量產(chǎn)的“大山”。由于固態(tài)電池部分原材料未實現(xiàn)量產(chǎn)，固態(tài)電池的生產(chǎn)成本遠遠高于傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池。
苗圩舉例：“當前，液態(tài)鋰離子電池單體成本大體是每瓦時0.5元左右，而固態(tài)電池在沒有大規(guī)模量產(chǎn)的前提下，成本相對較高，僅材料成本每瓦時在2元以上。一個100度的電池包僅材料成本就已經(jīng)超過20萬元，遠高于現(xiàn)有液態(tài)電池?！?span style="display:none">17m即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com
“成本方面，目前固態(tài)電解質(zhì)價格高昂，其中聚合物、氧化物體系遠期降本相對清晰，硫化物體系由于前驅(qū)體硫化鋰工藝尚未成熟，降本節(jié)奏將更緩慢。”張鵬稱。
中國科學院院士孫世剛指出：“尋找合適的固體電解質(zhì)是關(guān)鍵，理想狀態(tài)下的固體電解質(zhì)需要具備高離子電導率、良好的化學穩(wěn)定性及機械強度?！?span style="display:none">17m即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com
不過，在孫華軍看來，長期來講成本不是問題。“因為硫化物固態(tài)電池里面影響成本最大的其實是三元鎳鈷錳?，F(xiàn)在的硫化物電解質(zhì)成本為什么高？核心問題是沒有量，在沒有量的情況下談成本其實沒有太大的意義。我們做了一些測算，規(guī)?；蟻砹?，固液可以接近于同價，液態(tài)的三元電池跟全固態(tài)的三元電池理論上是可以做到固液同價的?！?span style="display:none">17m即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com
“界面問題也是不容忽視的一環(huán)。固態(tài)電池中電極與電解質(zhì)之間的界面接觸不良會導致電池內(nèi)阻增加，影響電池的整體性能?！睂O世剛表示。
張鵬分析：“全固態(tài)取消電解液，‘固-固’界面硬接觸將影響電池倍率和循環(huán)性能，并帶來加壓制造、干法混料等工藝難點。此外，生產(chǎn)工藝復雜，生產(chǎn)設(shè)備要求高，導致生產(chǎn)效率低、良率低。
產(chǎn)業(yè)端：2027年有望小批量裝車
固態(tài)電池何時能量產(chǎn)裝車是車企、電池公司、資本關(guān)注的焦點。產(chǎn)業(yè)層面對固態(tài)電池量產(chǎn)給出的時間表是2027年。
歐陽明高表示：“當前，要聚焦以‘硫化物’電解質(zhì)為主體電解質(zhì)，匹配高鎳三元正極和硅碳負極的技術(shù)路線，以比能量400瓦時/公斤、循環(huán)壽命1000次以上為性能目標，確保2027年實現(xiàn)轎車小批量裝車，2030年實現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)。為了實現(xiàn)這一目標，首先要建立全行業(yè)共性基礎(chǔ)材料供應(yīng)鏈。”
苗圩介紹，從國外來看，日本豐田預(yù)計在2027年到2028年固態(tài)電池進入實用化階段，2030年以后大規(guī)模生產(chǎn)。韓國三星預(yù)計在2027年開始量產(chǎn)。從國內(nèi)的情況來看，上汽、廣汽、奇瑞、比亞迪等車企紛紛宣布固態(tài)電池量產(chǎn)的時間表。
比亞迪、寧德時代是這場固態(tài)電池盛宴當中的主角，兩家公司的進展備受資本市場關(guān)注。
2013年，比亞迪啟動固態(tài)電池的研發(fā)，研發(fā)重點在技術(shù)路線的探索、材料的探索。2016年啟動了整個技術(shù)可行性驗證。2023年開始啟動產(chǎn)業(yè)化可行性驗證，在整個電芯系統(tǒng)、產(chǎn)線布局，包括材料各種關(guān)鍵技術(shù)實施攻堅。
“比亞迪已經(jīng)開始啟動固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的可行性驗證，涵蓋關(guān)鍵材料技術(shù)攻堅、電芯系統(tǒng)開發(fā)以及產(chǎn)線建設(shè)。計劃在2027年左右啟動批量示范裝車應(yīng)用，預(yù)計在2030年前后實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)?！睂O華軍透露。
寧德時代在固態(tài)電池的研發(fā)已有八九年，主攻硫化物的路線，正開展20Ah樣件的試制。預(yù)計在2027年小批量生產(chǎn)。
寧德時代董事長曾毓群曾用數(shù)字1—9衡量固態(tài)電池技術(shù)和制造的成熟度，1是剛開始涉及該領(lǐng)域，9是技術(shù)成熟可以投入大規(guī)模生產(chǎn)。“公司的目標是到2027年達到7—8的水平，有望實現(xiàn)小批量生產(chǎn)固態(tài)電池?！?span style="display:none">17m即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com
廣汽埃安也正在進行固態(tài)電池研發(fā)，目前在電解質(zhì)材料方面選擇了兩條路線?！耙粋€基于硫化物的多元復合，一個是基于聚合物的多元復合?！睆V汽埃安電池研發(fā)部部長李進分享，“我們重點圍繞高容量正極和負極，還有高性能的固態(tài)電解質(zhì)材料及成膜技術(shù)，還有固固界面改性技術(shù)做攻關(guān)?！?span style="display:none">17m即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com
面對各方角逐固態(tài)電池，歐陽明高提醒，不能急于求成，要循序漸進?！半姵?技術(shù))不是一天就能被顛覆的，欲速則不達，循序漸進，可能是最快的速度。要面向2030年大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，不要一上來就提很高的目標?！?span style="display:none">17m即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com
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