文丨智駕網(wǎng) 王欣
編輯 | 浪浪山上的小豬妖
固態(tài)電池一度被稱為動(dòng)力電池領(lǐng)域的圣杯，每隔一段時(shí)間則會(huì)出現(xiàn)一輪產(chǎn)業(yè)與資本的狂歡。
今天固態(tài)電池已不再是一個(gè)化學(xué)問題，在還沒作出確切的概念規(guī)范之前，甚至可以稱之一個(gè)哲學(xué)問題。
自3月25日，智己汽車聯(lián)席CEO劉濤宣布智己L6搭載的“準(zhǔn)900V超快充固態(tài)電池”可以實(shí)現(xiàn)超過1000公里的續(xù)航里程之后，新一輪固態(tài)電池宣發(fā)大戰(zhàn)開啟。
鋰電池初創(chuàng)企業(yè)太藍(lán)、廣汽昊鉑隨后發(fā)布了固態(tài)電池產(chǎn)品，其中廣汽更是在宣傳海報(bào)中標(biāo)注了“全固態(tài)”字樣，并宣稱采用了第三代海綿硅負(fù)極和高面容量固態(tài)正極技術(shù)。
廣汽埃安電池研發(fā)負(fù)責(zé)人李進(jìn)介紹，該款全固態(tài)電池能量密度能達(dá)到400Wh/kg以上，較當(dāng)前量產(chǎn)液態(tài)鋰離子電池，體積能量密度提升52%以上，質(zhì)量能量密度提升50%以上，可輕松實(shí)現(xiàn)超1000公里續(xù)航。
廣汽集團(tuán)總經(jīng)理馮興亞稱，全固態(tài)電池技術(shù)將于2026年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)搭載，率先應(yīng)用于旗下的昊鉑車型。
這是當(dāng)下第一家給出明確量產(chǎn)落地時(shí)間表的固態(tài)電池產(chǎn)品。
看起來，這一長(zhǎng)期停留在概念階段里的固態(tài)電池，迎來了突破期？
但智己的固態(tài)電池，一經(jīng)提出就受到了質(zhì)疑。該款電池的生產(chǎn)商清陶能源表示，該電池是半固態(tài)電池。
根據(jù)供應(yīng)商清陶能源總經(jīng)理李崢描述，該款“固態(tài)電池”中依舊需要液體成分潤(rùn)濕極片、方便電子在極片間運(yùn)動(dòng)，只不過該“潤(rùn)濕劑”的質(zhì)量占比約為電池整體的10%，而普通鋰離子電池中該數(shù)據(jù)約為15%。降低了5%的電解液含量。
學(xué)術(shù)界根據(jù)電解質(zhì)的不同，將電池分為液態(tài)電池、半固態(tài)電池（電解液含量占比在5%-10%）、準(zhǔn)固態(tài)電池（電解液含量占比小于5%）、全固態(tài)電池（不含電解液），目前行業(yè)內(nèi)所謂的固態(tài)電池，確切的定義都是半固態(tài)電池。
況且，400Wh/kg的能量密度真值得叫好嗎？
一年前的上海車展，寧德時(shí)代發(fā)布了凝聚態(tài)電池，被寧德時(shí)代稱之為首款用于航空領(lǐng)域的動(dòng)力電池，其電池單體能量密度達(dá)到驚人的500Wh/kg（詳見《寧德時(shí)代今天完成對(duì)燃油車的致命一擊》），不過所謂凝聚態(tài)，依然是液態(tài)電池，并非固態(tài)。
相比之下，400Wh/kg的指標(biāo)雖然比當(dāng)下眾多量產(chǎn)的液態(tài)電池密度大，但并沒有突破液態(tài)電池的天花板。
對(duì)于固態(tài)電池是不是即將量產(chǎn)和終端消費(fèi)者上市，智駕網(wǎng)咨詢寧德時(shí)代的工程師，其表示曾毓群不久前從側(cè)面指出固態(tài)電池目前存在的一些問題即是寧德時(shí)代當(dāng)前對(duì)固態(tài)電池的真實(shí)看法：
“固態(tài)電池有3條技術(shù)路線，即氧化物路線、硫化物路線、及聚合物路線。目前還有很多基本的科學(xué)問題待解決，如大多數(shù)固態(tài)電解質(zhì)中的離子擴(kuò)散速率與液態(tài)電解質(zhì)存在數(shù)量級(jí)差異、固固界面難以始終保持良好接觸等，在突破這些科技問題后，還會(huì)遇到產(chǎn)業(yè)化的問題?！?/p>
雖然寧德時(shí)代在固態(tài)電池研發(fā)上多年來保持著高投入，但一直沒有發(fā)布可能量產(chǎn)的時(shí)間表，而目前市面上宣稱已量產(chǎn)固態(tài)電池的企業(yè)已有孚能科技、贛鋒鋰業(yè)、衛(wèi)藍(lán)新能源與清陶能源等極少數(shù)企業(yè)，其中衛(wèi)藍(lán)去年交付的半固態(tài)電池僅0.8GWh，所提供的產(chǎn)能相當(dāng)有限。
從性能指標(biāo)上看，現(xiàn)在量產(chǎn)裝車的半固態(tài)電池，不論蔚來的150KWh電池，還是智己L6的半固態(tài)電池，其電芯能量密度都在350Wh/KG左右，比現(xiàn)有最高水平的三元鋰電池提升不到20%。
這當(dāng)然是進(jìn)步，但距離資本熱炒和產(chǎn)業(yè)期待的固態(tài)電池尚有不小的距離。
今天動(dòng)力電池的討論恰如自動(dòng)駕駛應(yīng)該是走跨越式路線一步到位至L5，還是漸進(jìn)式路線從L2發(fā)展到L5一樣。
不過就目前而言，真正的固態(tài)電池還無法實(shí)現(xiàn)。
01.固態(tài)電池為什么會(huì)火？
不可否認(rèn)，固態(tài)電池有望是下一代電池技術(shù)的制勝關(guān)鍵，并被各國(guó)推動(dòng)了戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)的高度。
與現(xiàn)今普遍使用的鋰離子電池和鋰離子聚合物電池不同的是，固態(tài)電池是一種使用固體電極和固體電解質(zhì)的電池。
由于科學(xué)界認(rèn)為鋰離子電池已經(jīng)到達(dá)極限，固態(tài)電池和石墨烯電池于近年被視為可以繼承鋰離子電池地位的電池。固態(tài)鋰電池技術(shù)采用鋰、鈉制成的玻璃化合物為傳導(dǎo)物質(zhì)，取代以往鋰電池的電解液，大大提升鋰電池的能量密度（詳見《固態(tài)電池的煙霧與戰(zhàn)爭(zhēng)》）。
尤其是安全問題上。
液態(tài)電池的安全性問題一直被大家詬病，在高溫或是劇烈沖擊情況下電解液極易燃燒，大電流下還會(huì)出現(xiàn)鋰枝晶刺破薄膜導(dǎo)致短路，有時(shí)高溫下電解液還會(huì)發(fā)生副反應(yīng)或分解。
液態(tài)電解質(zhì)的熱穩(wěn)定性只能保持到100°C，而氧化物固態(tài)電解質(zhì)可達(dá)到800°C，硫化物和鹵化物也可達(dá)到400°C。固態(tài)氧化穩(wěn)定性也高于液態(tài)，并且由于固態(tài)形態(tài)，抗沖擊能力遠(yuǎn)高于液態(tài)。
太藍(lán)新能源合伙人馬欣向智駕網(wǎng)表示：“傳統(tǒng)的液態(tài)電池，其實(shí)從行業(yè)來看，應(yīng)該接近天花板了?！?/p>
試想一下，在夏天的高溫天氣，或者當(dāng)?shù)妆P遭到外力磕碰，動(dòng)力電池的安全性就無法保證。
各家廠商也在電池芯層面做努力。
比如對(duì)電池包做一些處理，比如散熱，監(jiān)測(cè)監(jiān)控，在殼體上加一些手段防止它被外力刺穿。如果想在電池芯層面做出實(shí)質(zhì)性突破，固態(tài)電池行業(yè)是普遍看好的落地方向。
目前固態(tài)電池還沒有實(shí)現(xiàn)超過液態(tài)電池的能量密度，但理論上講固態(tài)電池可以做到很高的能量密度。因?yàn)楣虘B(tài)電池不需要像液態(tài)電池那樣要把液體包裹起來防止漏電，而是可以像磚頭一樣疊起來串聯(lián)，這樣就省了很多的外殼、包裹膜、散熱材料等等，質(zhì)量能量密度和體積能量密度都可以大大提升，并且單體模組層面同時(shí)提升。
固態(tài)電池的目標(biāo)，是取消隔膜和液態(tài)電解質(zhì)，最大的分歧點(diǎn)在于固態(tài)電解質(zhì)的材料路線不同。
材料可分為四類：氧化物、硫化物、聚合物、鹵化物。這四類電解質(zhì)各自有不同的物理和化學(xué)特性，決定了研發(fā)、生產(chǎn)以及產(chǎn)業(yè)化的難度和未來市場(chǎng)地位。
而從液態(tài)到固態(tài)電池中間會(huì)經(jīng)歷半固態(tài)電池的階段，這個(gè)階段最適用的是氧化物路徑，因?yàn)殡x子電導(dǎo)率居中，有最好的電化學(xué)穩(wěn)定性、力學(xué)穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性和成本優(yōu)勢(shì)的原因，可以使半固態(tài)電池更快速的替代目前的液態(tài)電池，以逐步發(fā)揮固態(tài)電池的優(yōu)勢(shì)和性價(jià)比，這一點(diǎn)是確定的。
02.固態(tài)電池還存在于實(shí)驗(yàn)室里
全固態(tài)電池的生產(chǎn)工藝、成本和質(zhì)量管控是最大的難題。
不久前，直播測(cè)試半固態(tài)電池的蔚來曾透露，僅是一塊150kWh的半固態(tài)電池價(jià)格就已接近30萬元。
實(shí)際上，全世界第一塊全固態(tài)電池早在上世紀(jì)90年代就誕生，但是它的生產(chǎn)成本比液態(tài)電池高出非常多。如果要做全固態(tài)電池，所有生產(chǎn)設(shè)備和工藝環(huán)節(jié)都和現(xiàn)在的液態(tài)電池不一樣，相當(dāng)于整條產(chǎn)線都需要重新來過。
生產(chǎn)設(shè)備替換率大，全固態(tài)電池成本明顯高于現(xiàn)有液態(tài)電池。固態(tài)技術(shù)集成難度高、開發(fā)難度大，技術(shù)能力要求較高。因此目前產(chǎn)業(yè)化需要與液態(tài)鋰離子電池體系與工藝相結(jié)合，推出半固態(tài)鋰電池更適宜當(dāng)前產(chǎn)業(yè)化，逐漸向準(zhǔn)固態(tài)、全固態(tài)鋰電池發(fā)展。
固態(tài)電池的高成本還主要體現(xiàn)在固態(tài)電解質(zhì)和正負(fù)極。
固態(tài)電解質(zhì)目前難以輕薄化，用到的部分稀有金屬原材料價(jià)格較高，氧化物電解質(zhì)含鋯、硫化物電解質(zhì)含鍺，疊加為高能量密度使用的高活性正負(fù)極材料尚未成熟，銅鋰復(fù)合帶價(jià)格在1萬元/kg左右。
這讓各家企業(yè)直接放緩了固態(tài)電池的目標(biāo)。
早在2018年，大眾就開始布局固態(tài)電池，斥資3億美元成為QuantumScape最大股東。當(dāng)時(shí)雙方簽署的協(xié)議是，QuantumScape在2025年為大眾的電動(dòng)車提供固態(tài)電池，這可以讓電動(dòng)高爾夫的續(xù)航里程增加一倍以上，達(dá)到750公里。
但QuantumScape的CEO Jagdeep Singh表示，盡管公司之前交付的小批量固態(tài)電池通過了裝車驗(yàn)收，但不代表它已經(jīng)成功了，因?yàn)榱慨a(chǎn)的品控如何保證是一個(gè)難題，畢竟這不是批量生產(chǎn)一張桌子，電池若出現(xiàn)問題將是個(gè)大麻煩。
豐田幾乎每隔幾年就放出固態(tài)電池取得新進(jìn)展的消息。不過它也在去年12月稱，因“技術(shù)開發(fā)受到挑戰(zhàn)”，量產(chǎn)時(shí)間將從原本的2027年推遲到2030年后。
日產(chǎn)汽車是首家宣布固態(tài)電池量產(chǎn)時(shí)間的車企，計(jì)劃在2030年前推出搭載固態(tài)電池的電動(dòng)車。但即便已經(jīng)研發(fā)出了固態(tài)電池，也要在2025年才開始小批量試產(chǎn)，最快也要到2028年上車。
各家企業(yè)都選擇保留少量的液態(tài)電解質(zhì)，理由是，雖然相比全固態(tài)電池性能有所遜色，但半固態(tài)電池在能量密度和安全性上都較傳統(tǒng)液態(tài)電池有較大提升。
與此同時(shí)，投資者的熱情也沒有前幾年那么積極，根據(jù)金融數(shù)據(jù)和軟件分析公司PitchBook的數(shù)據(jù)，2023年固態(tài)電池公司的全球風(fēng)險(xiǎn)投資交易額下降了72%，降至1.46億美元，是近5年來的最低值。
投資公司Ibex Investors合伙人杰夫·彼得斯（Jeff Peters）稱，“投資者對(duì)固態(tài)電池的興趣已經(jīng)減弱，他們正在質(zhì)疑固態(tài)電池的風(fēng)險(xiǎn)是否值得?！?/p>
真正的固態(tài)電池到底還有多遠(yuǎn)？
請(qǐng)細(xì)品這段話——今年年初，征集企業(yè)意見的《鋰電池行業(yè)規(guī)范條件（2024年本）》修訂草稿中新增了對(duì)固態(tài)電池的產(chǎn)品性能要求：固態(tài)單體電池能量密度≥300Wh/kg，電池組能量密度≥260Wh/kg，循環(huán)壽命≥1000次且容量保持率≥80%。
這并非對(duì)固態(tài)電池的定義，而是對(duì)其高性能提出要求。
歐陽明高在今年一場(chǎng)論壇上說過：“2030年左右全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化突破的可能性極大，中國(guó)電池產(chǎn)業(yè)需要敲響警鐘?！?/p>
他還曾明確表示：“全固態(tài)電池是公認(rèn)的下一代電池的首選方案之一，被列入中國(guó)、美國(guó)、歐盟、日韓等主要國(guó)家的發(fā)展戰(zhàn)略，也成為下一代電池技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵制高點(diǎn)。”
半固態(tài)到底是不是全固態(tài)？智駕網(wǎng)就此征詢了多位行業(yè)人士，發(fā)現(xiàn)大家的觀點(diǎn)都偏理性保守派：
國(guó)家863電動(dòng)車重大專項(xiàng)動(dòng)力電池測(cè)試中心原主任王子冬認(rèn)為，固態(tài)電池量產(chǎn)的時(shí)間在5年內(nèi)的窗口實(shí)現(xiàn)是有難度的。
他表示，2026年前全固態(tài)電池量產(chǎn)的可能性非常小，如果能批量做出來能量密度實(shí)現(xiàn)400Wh/kg的指標(biāo)就不算高水平，目前全固態(tài)電池還沒有真正做出來，現(xiàn)在就談成本下降35%，不太靠譜。
寧德時(shí)代一位研發(fā)工程師認(rèn)為，固態(tài)電池現(xiàn)在要突破的技術(shù)難點(diǎn)比較多，這個(gè)問題回答起來說來話長(zhǎng)，電解質(zhì)、負(fù)極材料、界面、生產(chǎn)工藝方面都亟待解決。目前也有很多學(xué)者專家都在研究這個(gè)問題，這些問題不可能在短時(shí)間里得到解決。
03.固態(tài)電池，國(guó)內(nèi)車企真需要嗎？
但車企們的拉鋸戰(zhàn)，本質(zhì)上也加速了固態(tài)電池的研發(fā)速度。
目前，國(guó)內(nèi)以市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)為主，尚未出臺(tái)固態(tài)電池補(bǔ)貼政策，所以，短期仍大概率聚焦半固態(tài)電池技術(shù)，同時(shí)布局硫化物路線。
回顧中國(guó)的固態(tài)電池發(fā)展脈絡(luò)——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，首次實(shí)現(xiàn)裝車突破，但能量密度僅在260Wh/kg水平；2023年，提出進(jìn)一步加強(qiáng)固態(tài)電池標(biāo)準(zhǔn)體系研究，同時(shí)在這一年實(shí)現(xiàn)360Wh/kg的能量密度和裝車發(fā)布，成為產(chǎn)業(yè)化元年，2024年預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)規(guī)模放量。
目前，包括衛(wèi)藍(lán)新能源、清陶能源等廠商，也包括傳統(tǒng)鋰電子電池企業(yè)如寧德時(shí)代、贛鋒鋰業(yè)、比亞迪等，均在硫化物、氧化物和聚合物電解質(zhì)路線上有布局。
據(jù)悉，國(guó)內(nèi)車企正積極合作固態(tài)電池新秀，如蔚來合作衛(wèi)藍(lán)新能源，北汽、上汽、廣汽投資清陶能源等。
此外，車企綁定電池廠共同研發(fā)成為布局固態(tài)電池技術(shù)的一種主流方案，但現(xiàn)在處于領(lǐng)先地位的仍是海外車企。
其中日系車企布局較早，受政策驅(qū)動(dòng)，與電池企業(yè)共同研發(fā)；歐美車企則通過投資初創(chuàng)企業(yè)進(jìn)行布局。
海外整體布局領(lǐng)先一大原因，是因?yàn)閼{借大額補(bǔ)貼能搶先押注全固態(tài)電池技術(shù)。
比如日本車企和電池廠共同研發(fā)的體系支撐，當(dāng)?shù)卣Y金扶持力度超2千億日元（約100億元人民幣），力爭(zhēng) 2030年實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池商業(yè)化，能量密度目標(biāo)500Wh/kg。
韓國(guó)政府提供稅收抵免支持固態(tài)電池研發(fā)，疊加動(dòng)力電池巨頭聯(lián)合推進(jìn)，目標(biāo)于2025-2028年開發(fā)出能量密度 400Wh/kg的商用技術(shù)，2030年完成裝車。
歐洲國(guó)家中德國(guó)研發(fā)布局投入最大。美國(guó)由能源部出資，初創(chuàng)公司主導(dǎo)研發(fā)，并與眾多車企達(dá)成合作，目標(biāo)在 2030年達(dá)到能量密度500Wh/kg。
強(qiáng)大的性能誘惑之下，即便克服固態(tài)電池技術(shù)困難重重，但總會(huì)有人躬身入局啃硬骨頭。
所以，業(yè)內(nèi)關(guān)注固態(tài)電池最新進(jìn)展，還需要將眼光更多瞄向中日韓等國(guó)。
目前，電池仍占一輛新能源車成本的大頭部分，約為30%左右，是車企們控制利潤(rùn)率時(shí)的首要考量因素。
根據(jù)全球能源智庫(kù)RMI公司日前發(fā)布的一份研究報(bào)告，電池成本在未來幾年可能會(huì)大幅下降。這份報(bào)告稱，電池成本到到2030年可能會(huì)降至32美元/kWh～54美元/kWh。該公司還表示，頂級(jí)電池能量密度將達(dá)到600Wh/kg～800Wh/kg。
RMI公司在報(bào)告聲稱，由于電池能量密度提高、電池成本下降以及電池需求的指數(shù)增長(zhǎng)，這一目標(biāo)將會(huì)實(shí)現(xiàn)。自從鋰離子電池在1991年推出以來，電池產(chǎn)量每增加一倍，電池價(jià)格就會(huì)下降19%。
RMI公司分析了包括消費(fèi)電子產(chǎn)品在內(nèi)的所有電池應(yīng)用總需求，并觀察了自從1991年以來電池產(chǎn)量每增加一遍，其平均成本下降19%。隨著時(shí)間推移，電池成本將不斷下降。
如若固態(tài)電池有一天技術(shù)與成本達(dá)到“Scaling Law”時(shí)刻，性能得以大幅提高，那一定不會(huì)僅作為高端車型的“享用品”，而是能搭載到更多中低端車型上做到技術(shù)平權(quán)。這也是車企們的期待，也是消費(fèi)者的期待。
只是，各家車企們搭載的都是半固態(tài)電池，平均真實(shí)續(xù)航里程在600km/h左右。即便如此，但已經(jīng)有某幾家車企對(duì)外宣傳最高續(xù)航可達(dá)700km/h。
為追求技術(shù)上的差異擺脫內(nèi)卷局面，固態(tài)電池的象征意義已經(jīng)大于實(shí)際意義，存活于想象中的固態(tài)電池技術(shù)，還只是一筆“風(fēng)險(xiǎn)投資”。