日前，寶馬集團(tuán)在公告中表示，將與美國(guó)初創(chuàng)公司Solid Power啟動(dòng)下一階段全固態(tài)電池的聯(lián)合研發(fā)，并在自己的電池制造中心（CMCC）采用Solid Power的全固態(tài)電池中試生產(chǎn)線，2025年推出首輛原型車(chē)。
5月3日，有著“家電界的蘋(píng)果”之稱的戴森技術(shù)有限公司（以下簡(jiǎn)稱“戴森”）宣布將在新加坡建廠，生產(chǎn)具有專(zhuān)利技術(shù)的固態(tài)電池。
從寶馬到戴森，從日產(chǎn)到豐田，再?gòu)娜荢DI到SK集團(tuán)，近年來(lái)，固態(tài)電池以“行業(yè)顛覆者”的姿態(tài)吸引了眾多巨頭入局。
在更高的安全性能和能量密度要求下，固態(tài)電池應(yīng)運(yùn)而生。當(dāng)前，全球約有50余家企業(yè)致力于固態(tài)電池技術(shù)的研發(fā)，固態(tài)電池被認(rèn)為是液態(tài)電池的下一代技術(shù)，已成為動(dòng)力電池的重要發(fā)展方向。
中國(guó)科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽(yáng)明高表示：“我們發(fā)現(xiàn)，在全球頂級(jí)刊物上發(fā)表的與固態(tài)電池技術(shù)相關(guān)的論文數(shù)量正呈指數(shù)增長(zhǎng)，可以說(shuō)固態(tài)電池技術(shù)已到商業(yè)化的前夜。”
自2022年以來(lái)，我國(guó)多家企業(yè)也相繼布局固態(tài)電池的研發(fā)。寧德時(shí)代、比亞迪、泰藍(lán)、國(guó)軒高科、吉利等一眾廠商紛紛入局固態(tài)電池，固態(tài)電池的國(guó)產(chǎn)軍團(tuán)也呼之欲出。其中，在衛(wèi)藍(lán)新能源的技術(shù)加持下，蔚來(lái)汽車(chē)已下線了搭載半固態(tài)電池的一體器，開(kāi)創(chuàng)了固態(tài)電池汽車(chē)元年。
液態(tài)鋰電池“沒(méi)落”了？
從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，固態(tài)電池是一種顛覆性的電池新技術(shù)。
目前，新能源汽車(chē)的電池都是以液態(tài)鋰電池為主，電池中灌有電解質(zhì)液，用于儲(chǔ)能。而固態(tài)鋰電池的結(jié)構(gòu)中基本不含液體，主要由固態(tài)的正極、負(fù)極與電解質(zhì)組成，規(guī)避了液態(tài)的全部缺點(diǎn)，既沒(méi)有腐蝕性，也不可燃燒，因此更為安全。
從電解質(zhì)的分類(lèi)來(lái)看，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(lèi)。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。固態(tài)電池的發(fā)展采取逐步顛覆策略，隨著液態(tài)電解質(zhì)含量逐步減少，不含任何液體電解質(zhì)的全固態(tài)電池將是最終形態(tài)。
業(yè)內(nèi)曾流傳著這樣一句話，“固態(tài)電池普及之日，就是燃油汽車(chē)退出歷史舞臺(tái)之時(shí)。”一時(shí)間，固態(tài)電池似乎代表著電池發(fā)展的未來(lái)方向。
目前，對(duì)于固態(tài)電池的研究，歐洲企業(yè)“抱團(tuán)發(fā)力”，美國(guó)企業(yè)“開(kāi)疆拓土”，堪稱“八仙過(guò)海，各顯神通”。
2017年，鋰電池之父約翰·古迪納夫與瑪麗亞·海倫娜·布拉加開(kāi)發(fā)了一種聚合物固態(tài)電池，轟動(dòng)一時(shí)。是年，歐洲電池聯(lián)盟成立，該組織由歐盟一手主導(dǎo)，成立次年便高調(diào)推行《電池戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃》，誓要凝聚歐洲力量，搶占固態(tài)電池市場(chǎng)。2019年，第二個(gè)電池產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成立，歐洲“電池2030+”計(jì)劃也隨之誕生。
美國(guó)更是不甘示弱，先是在2021年發(fā)布了《國(guó)家鋰電藍(lán)圖》，后又投入億元經(jīng)費(fèi)研發(fā)固態(tài)電池，更是與歐洲開(kāi)展了多項(xiàng)合作，攜手推進(jìn)固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)。
在歐美的固態(tài)電池宏圖中，既有材料加速平臺(tái)的搭建，又有電池規(guī)模化制造的推廣，一批知名車(chē)企參與其中，如寶馬、大眾、標(biāo)致等，可謂眾星云集。
盡管固態(tài)電池技術(shù)起源于歐美，可目前擁有最多專(zhuān)利技術(shù)的卻是日本和韓國(guó)。其中，豐田汽車(chē)（以下簡(jiǎn)稱“豐田”）是日本固態(tài)電池的“排頭兵”。早在2004年，當(dāng)其他企業(yè)還處于觀望狀態(tài)時(shí)，豐田就開(kāi)始了固態(tài)電池的商業(yè)化嘗試。
日韓：固態(tài)電池“逆天改命”
20世紀(jì)90年代，日本成為世界上最早實(shí)現(xiàn)鋰電池商用化的國(guó)家。但在日本安于本國(guó)鋰電池市場(chǎng)的時(shí)候，中國(guó)和韓國(guó)的鋰電池技術(shù)成功追趕，日本在世界電池市場(chǎng)中的占有率迅速下降。
近年，日本迫于可能會(huì)退出全球電池市場(chǎng)的危機(jī)感，開(kāi)始加緊電池研發(fā)對(duì)策，特別是固態(tài)電池的研發(fā)，并力爭(zhēng)在2030年之前實(shí)現(xiàn)商用化。
一位汽車(chē)專(zhuān)家表示，如果日本成功實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池商用化，將完全顛覆目前中國(guó)和韓國(guó)占據(jù)優(yōu)勢(shì)的市場(chǎng)秩序。
據(jù)日本專(zhuān)利分析公司Patent Result的數(shù)據(jù)，從2000年至2022年3月，全球已公開(kāi)的固態(tài)電池專(zhuān)利件數(shù)中，第一名是持有1331件專(zhuān)利的豐田，其次是持有445件的松下控股，排在第三位的出光興產(chǎn)則有272件。排名前十的企業(yè)中有6家是日本企業(yè)。
目前，日產(chǎn)汽車(chē)（以下簡(jiǎn)稱“日產(chǎn)”）將在2026年前共投入1400億日元（約73億元人民幣），用以開(kāi)發(fā)充電時(shí)間比傳統(tǒng)電池少三分之一、能量密度提高一倍的全固態(tài)電池。本田汽車(chē)（以下簡(jiǎn)稱“本田”）為了降低全固態(tài)電池的生產(chǎn)單價(jià)，將在2024年之前投入430億日元（約22.4億元人民幣），建立全固態(tài)電池示范生產(chǎn)線。
相比日產(chǎn)和本田，豐田則有更大手筆，計(jì)劃在2030年前實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池商用化，在電池開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)方面投入2萬(wàn)億日元（約1044億元人民幣）。目前豐田正在研發(fā)的全固態(tài)電池將比現(xiàn)有電池更耐高電壓和高溫，具有延長(zhǎng)續(xù)航里程和縮短充電時(shí)間的優(yōu)點(diǎn)。
除了日本，最近5年里，韓國(guó)的全固態(tài)電池專(zhuān)利數(shù)量也呈上升趨勢(shì)。韓國(guó)三家電池公司（LG能源解決方案、SK集團(tuán)、三星SDI）都開(kāi)始開(kāi)發(fā)全固態(tài)電池。
4月20日，韓國(guó)政府宣布將由政府及其頭部電池公司牽頭，在2030年之前共同投資20萬(wàn)億韓元，用以開(kāi)發(fā)包括固態(tài)電池在內(nèi)的先進(jìn)電池技術(shù)，并在2025年開(kāi)始商業(yè)化生產(chǎn)。
固態(tài)電池商業(yè)化仍是持久戰(zhàn)
我國(guó)也在為全固態(tài)電池商用化提供高強(qiáng)度政策支持。
2020年11月，國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》，明確要求加快固態(tài)動(dòng)力電池技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。2022年6月1日，國(guó)家發(fā)展改革委等九部門(mén)聯(lián)合印發(fā)了《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》，明確指出要研發(fā)固態(tài)鋰電池技術(shù)。2022年8月18日，科技部等九部門(mén)印發(fā)《科技支撐碳達(dá)峰碳中和實(shí)施方案（2022-2030年）》，明確指出要研究固態(tài)電池等更安全、更長(zhǎng)壽命、更高能量效率的前沿儲(chǔ)能技術(shù)。
2016年，比亞迪開(kāi)啟了固態(tài)鋰電池的研發(fā)。2022年1月，比亞迪全固態(tài)鋰電池的生產(chǎn)與裝配、新車(chē)測(cè)試等消息傳出。據(jù)悉，該固態(tài)電池在使用硅基材料作為固態(tài)電池負(fù)極時(shí)，能量密度預(yù)計(jì)能達(dá)到400瓦時(shí)/千克。作為參考，比亞迪二代刀片電池的能量密度為180瓦時(shí)/千克，也就是說(shuō)，比亞迪固態(tài)電池的能量密度比刀片電池提升了1倍之多。
據(jù)知情人透露，首發(fā)比亞迪固態(tài)電池的車(chē)型，或?qū)⑹瞧浒偃f(wàn)元級(jí)別高端品牌仰望SUV。除了比亞迪車(chē)型自用，比亞迪首批全固態(tài)電池還將外供其他企業(yè)，可能優(yōu)先供應(yīng)奔馳、寶馬、奧迪和紅旗等品牌。
頭部企業(yè)的加入，讓我國(guó)固態(tài)電池站上了投資風(fēng)口。
根據(jù)韓國(guó)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)SNEResearch發(fā)布的關(guān)于固態(tài)電池市場(chǎng)分析的數(shù)據(jù)，2025年，我國(guó)固態(tài)電池市場(chǎng)有望達(dá)到30億元，2030年有望達(dá)到200億元。在二級(jí)市場(chǎng)上，固態(tài)電池概念股的表現(xiàn)也十分強(qiáng)勁，2023年固態(tài)電池概念股漲幅已經(jīng)接近20%。
除北京衛(wèi)藍(lán)外，清陶能源、太藍(lán)新能源、高能時(shí)代、恩力動(dòng)力等數(shù)十家初創(chuàng)型固態(tài)電池公司也先后獲得融資。盡管這些公司多數(shù)都只有量產(chǎn)計(jì)劃，還沒(méi)有產(chǎn)品和客戶訂單，但估值已經(jīng)超過(guò)20億元。
車(chē)企的選擇攪動(dòng)了巨頭獨(dú)攬的動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)。不過(guò)，理想照進(jìn)現(xiàn)實(shí)尚需時(shí)間。
有業(yè)內(nèi)人士指出，目前市面上還未出現(xiàn)一款實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的全固態(tài)電池，從液態(tài)電池邁向全固態(tài)電池難以一蹴而就。全固態(tài)電池量產(chǎn)和商業(yè)化還面臨著諸多難題，仍是一場(chǎng)持久戰(zhàn)。
市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)Strategy Analytic近期發(fā)布的研究報(bào)告顯示，固態(tài)電池的電解質(zhì)生產(chǎn)商遇到了挑戰(zhàn)，高溫和復(fù)雜工藝都限制了其批量生產(chǎn)的能力。而且，固態(tài)電池中的固體結(jié)構(gòu)和熔融組件在使用硅陽(yáng)極時(shí)容易發(fā)生分層，回收也是一大問(wèn)題。
該報(bào)告還預(yù)測(cè)，因?yàn)槌杀据^高，所以固態(tài)電池技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破和批量化生產(chǎn)可能要到2030年，首批全固態(tài)電池可能只出現(xiàn)在高端車(chē)型上。
因此，半固態(tài)電池（固液混合電池）成為當(dāng)前的折中方案。
在工信部最新的變更擴(kuò)展公告目錄中可以看到，蔚來(lái)汽車(chē)將有三款車(chē)型開(kāi)始使用半固態(tài)電池，其中兩款為蔚來(lái)ES8，另一款為蔚來(lái)ET7。
據(jù)了解，成立于2016年的衛(wèi)藍(lán)新能源是中科院物理研究所清潔能源實(shí)驗(yàn)室固態(tài)電池技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化平臺(tái)，該公司是蔚來(lái)汽車(chē)ET7半固態(tài)電池供應(yīng)商。啟信寶顯示，衛(wèi)藍(lán)新能源完成了約5億元的C輪融資，投資方包括小米集團(tuán)、華為技術(shù)、IDG資本、蔚來(lái)資本、允泰資本，本輪融資后衛(wèi)藍(lán)新能源估值達(dá)到50億元。
今年年初，蔚來(lái)汽車(chē)方面曾透露，如果沒(méi)有意外的話，蔚來(lái)150千瓦時(shí)的電池包將在今年上半年推出。本次蔚來(lái)汽車(chē)配套的半固態(tài)電池的能量密度為360瓦時(shí)/千克，超過(guò)寧德時(shí)代麒麟電池（255瓦時(shí)/千克），單次充電續(xù)航超過(guò)1000千米。
除此之外，中國(guó)裝機(jī)量前十的動(dòng)力電池企業(yè)中，國(guó)軒高科360瓦時(shí)/千克的三元半固態(tài)電池量產(chǎn)臨近，400瓦時(shí)/千克的半固態(tài)電池在實(shí)驗(yàn)室已有原型樣品；中創(chuàng)新航已經(jīng)完成400瓦時(shí)/千克的固液混合電池技術(shù)的階段開(kāi)發(fā)，壽命與安全已均通過(guò)國(guó)標(biāo)測(cè)試；孚能科技也于去年推出了全新的半固態(tài)軟包電池，與“4680”電池相比，電池包體積利用率高出12%。
大量事實(shí)表明，全球的電池企業(yè)以及整車(chē)企業(yè)都在積極布局固態(tài)電池技術(shù)，但目前行業(yè)尚處于半固態(tài)向全固態(tài)發(fā)展階段，全固態(tài)電池的技術(shù)難題仍有待解決，真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化及規(guī)模上車(chē)仍需要較長(zhǎng)時(shí)間。
原標(biāo)題：固態(tài)電池，何以成為“行業(yè)顛覆者”？
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