“固”定未來？國內(nèi)動力電池廠商爭相布局

今年年初，中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽明高研判：“全固態(tài)電池是公認(rèn)的下一代電池的首選方案之一，也將成為下一代電池技術(shù)競爭的關(guān)鍵制高點(diǎn)。”5月24日，“向新十年丨上汽集團(tuán)新能源技術(shù)發(fā)布會”上，清陶能源總經(jīng)理李崢表示：“全固態(tài)電池的量產(chǎn)，事關(guān)科技主導(dǎo)權(quán)之爭。”

近年來，固態(tài)電池因其高安全性、高續(xù)航能力等優(yōu)勢，受到了全球各大電池巨頭、初創(chuàng)企業(yè)以及資本市場的廣泛關(guān)注。而隨著產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，有關(guān)“全固態(tài)電池何時能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用”的問題也逐漸成為了行業(yè)內(nèi)外共同關(guān)注的焦點(diǎn)。

近期，《汽車縱橫》記者注意到，國內(nèi)已有多家動力電池相關(guān)企業(yè)對外公布了其固態(tài)電池量產(chǎn)計(jì)劃和技術(shù)路線，這引發(fā)了行業(yè)內(nèi)的進(jìn)一步熱議。

三條路線，最早2026年量產(chǎn)

何為全固態(tài)電池？根據(jù)電解液的不同，鋰電池可分為液態(tài)、半固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)和全固態(tài)四大類。其中半固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)和全固態(tài)三種統(tǒng)稱為固態(tài)電池。而全固態(tài)電池，顧名思義就是指不包含任何液體電解質(zhì)的電池。從液態(tài)電池走向半固態(tài)、全固態(tài)電池，其本質(zhì)上的變革在于電解質(zhì)的更替，即采用固態(tài)電解質(zhì)替代傳統(tǒng)的液態(tài)電解質(zhì)。

目前，液態(tài)鋰電池能夠?qū)崿F(xiàn)的能量密度已近極限，而使用全固態(tài)鋰電池能量密度具備突破500Wh/kg的潛力，因此固態(tài)電池既是未來鋰電池的發(fā)展方向，也是各企業(yè)的必爭高地。《汽車縱橫》記者梳理發(fā)現(xiàn)，目前的國內(nèi)動力電池廠商的固態(tài)電池技術(shù)路線大致可分為三種，分別是氧化物路線、聚合物路線和硫化物路線。

但由于材料特性不同，這三種技術(shù)路線各有優(yōu)缺點(diǎn)。其中，硫化物路線是一些動力電池大廠的主流選擇，代表企業(yè)包括寧德時代、欣旺達(dá)、國軒高科、蜂巢能源等。早在2022年，蜂巢能源全固態(tài)電池實(shí)驗(yàn)室便研發(fā)出國內(nèi)首批20Ah級硫系全固態(tài)原型電芯，該系列電芯能量密度達(dá)350—400Wh/kg，已通過針刺、200℃熱箱等實(shí)驗(yàn)，不過何時能夠量產(chǎn)上車，該公司并未明確公布。

上汽清陶能源、衛(wèi)藍(lán)新能源、弗迪電池等企業(yè)則更偏向聚合物路線，并已有企業(yè)推出了能量密度超過300Wh/kg的半固態(tài)電池產(chǎn)品在部分電動汽車上開始應(yīng)用。其中，上汽清陶能源目前已開始著手建造首條全固態(tài)電池生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線計(jì)劃 2025 年底完工，一期產(chǎn)能規(guī)劃 0.5 GWh，第一階段產(chǎn)品能量密度可達(dá) 400Wh/kg以上，二階段產(chǎn)品能量密度更有望突破500Wh/kg。

贛鋒鋰業(yè)、太藍(lán)新能源、輝能科技等，則是氧化物路線的代表性企業(yè)。其中，太藍(lán)新能源在今年4月發(fā)布了全球首塊720Wh/kg能量密度的全固態(tài)鋰金屬電池，刷新了鋰電池最高能量密度的行業(yè)紀(jì)錄，不過對于該款全固態(tài)鋰金屬電池的量產(chǎn)裝車時間線，該公司尚未明確公布。鋒鋰鋰業(yè)則是在2023年9月推出了半固態(tài)“先鋒”電池，該電池采用柔性固體電解質(zhì)隔膜和超級半固態(tài)電芯，能量密度可以達(dá)到400Wh/kg以上，其第二代（半）固態(tài)電池目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)裝車。

需求量巨大，量產(chǎn)難點(diǎn)在于產(chǎn)業(yè)化

“高安全性、高續(xù)航能力”是固態(tài)電池最大的亮點(diǎn)，然而，在追求技術(shù)突破和市場占有率的同時，固態(tài)電池的商業(yè)化進(jìn)程仍然面臨著諸多挑戰(zhàn)。例如，生產(chǎn)工藝不成熟、產(chǎn)業(yè)鏈配套需降低成本等問題。

“在突破這些科技問題后，還會遇到產(chǎn)業(yè)化的問題。”寧德時代董事長曾毓群曾對此進(jìn)行過專門的評論：“前沿技術(shù)的落地要經(jīng)歷3個路線，即技術(shù)路線、產(chǎn)品路線、商品路線。首先看在技術(shù)上是否成立、能否打通；其次，變成產(chǎn)品之后，在生產(chǎn)制造過程中安全性、可靠性、一致性、質(zhì)量是否能保證；第三，是否能賣出去，因?yàn)樘F了可能會賣不動。此外，固態(tài)電池前還有很多基本的科學(xué)問題待解決 ”。

從目前的行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r來看，我國固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)尚處于商業(yè)化早期階段。而根據(jù)中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會預(yù)測，2024年全球固態(tài)電池（含半固態(tài)電池）需求量為2.3GWh，2030年全球固態(tài)電池需求量有望達(dá)到220GWh，2024年—2030年年復(fù)合增長率將達(dá)到114%。

面對龐大的市場，我國電池相關(guān)企業(yè)正在發(fā)力。其中，國軒高科全固態(tài)電池項(xiàng)目總工程師潘瑞軍稱，該公司的全固態(tài)電池計(jì)劃2027年小批量上車實(shí)驗(yàn)。如果測試順利，隨著產(chǎn)業(yè)鏈逐步建立，預(yù)計(jì)在2030年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。寧德時代首席科學(xué)家吳凱也表示，到2027年，寧德時代有大概率可以實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池的小批量生產(chǎn)。

此外，部分企業(yè)亦開始積極探索新的技術(shù)路徑，提出了與固態(tài)電池在能量密度上相媲美的替代方案。以寧德時代為例，其正在積極推進(jìn)凝聚態(tài)電池的市場化進(jìn)程。不久前，寧德時代在投資者互動平臺上透露，該公司的凝聚態(tài)電池正在與民用電動載人飛機(jī)項(xiàng)目展開合作開發(fā)，按照航空級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行嚴(yán)格測試，確保滿足航空級的安全與質(zhì)量要求。同時，寧德時代還計(jì)劃推出凝聚態(tài)電池的車規(guī)級應(yīng)用版本，這一高性能電池產(chǎn)業(yè)的落地路徑無疑值得業(yè)界深入觀察與研究。

目前，我國已經(jīng)在政策和資金方面給予固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)大力支持，集合政府、行業(yè)、企業(yè)多方力量，固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)也有望進(jìn)一步加快商業(yè)化落地進(jìn)程。據(jù)悉，在《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》中，國務(wù)院辦公廳已將固態(tài)電池的研發(fā)納入國家層面的戰(zhàn)略規(guī)劃并設(shè)定了明確目標(biāo)：至2025年，液態(tài)體系電池單體能量密度應(yīng)達(dá)到350Wh/kg；至2030年，固液混合體系電池單體能量密度應(yīng)達(dá)到400Wh/kg；至2035年，準(zhǔn)/全固態(tài)體系電池單體能量密度應(yīng)實(shí)現(xiàn)500Wh/kg的突破。

多家電池企業(yè)預(yù)計(jì)，2026年，或許正是固態(tài)電池市場迎來成熟期的開端。隨著材料選擇面的擴(kuò)大和制造工藝的不斷完善，固態(tài)電池的制造成本有望在未來幾年內(nèi)實(shí)現(xiàn)大幅下降，進(jìn)一步推動其在市場上的普及和應(yīng)用。

而目前各大企業(yè)給出的時間點(diǎn)來看，電池單體能量密度應(yīng)達(dá)到350Wh/kg的半固態(tài)電池量產(chǎn)時間大概在2024年左右，而達(dá)到400Wh/kg全固態(tài)電池量產(chǎn)時間大約在2026年之后。

顯而易見的是，固態(tài)電池技術(shù)的研發(fā)進(jìn)展已超過了業(yè)界的預(yù)期。多家電池企業(yè)預(yù)計(jì)，2026年，或許正是固態(tài)電池市場迎來成熟期的開端。隨著材料選擇面的擴(kuò)大和制造工藝的不斷完善，固態(tài)電池的制造成本有望在未來幾年內(nèi)實(shí)現(xiàn)大幅下降，進(jìn)一步推動其在市場上的普及和應(yīng)用。

屆時，全固態(tài)電池的大批量生產(chǎn)將不再是困擾整個行業(yè)難題。