导语 | Lead
电动车的核心技术是“三电”，而“三电”又以电池技术领衔。众多车企都在主攻克电动车的“心脏”难题，固态电池被认为代表未来，但也是最难攻克的技术之一。在这座技术“珠穆朗玛峰”上，谁将率先到达，让全固态电池走出实验室而量产上车，谁将有机会在电动车下半场拿到难得的入场卷。
本文出品|禾颜阅车工作室
撰文|李溯婉
编辑|禾 子
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从液态锂离子电池到全固态电池，这座技术高峰要攀登多久？
国内外众多选手正在锲而不舍地闯关中。最近，自主品牌频频传来有关“固态电池”的重磅信息。其中，上汽集团旗下的智己于4月8日发布消息称，智己L6将搭载超长续航公里固态电池，续航里程将突破1000公里。紧接着在4月12日，广汽集团宣布在全固态动力电池上实现关键技术突破。不过，这些并非在当下已攀越“珠峰”。前者所声称的“固态电池”实乃半固态电池，而后者则在2026年才实现装车搭载。
相较液态锂离子电池，全固态电池能解决电动车自然起火和低温掉电等核心痛点，但目前尚有诸多难题待解，无法一蹴而就。
△广汽全固态电池预计于2026年装车搭载于昊铂车型
开发难度堪比“珠峰”
动力电池技术的发展是全球汽车产业电动化转型的技术高地，而全固态电池是公认的下一代电池，成为下一代电池技术竞争的关键制高点。
在中科院院士欧阳明高看来，全固态电池具有技术颠覆的潜力。首先是高安全性，硫化物固态电解质的热稳定性可以保持到300°C，液态电解质是100°C就要蒸发；其次是高能量密度，全固态电池能够从单体和模组两个方面都可以提升能量密度；再次是高功率特性，现在液态锂离子电池的离子传导是运载模式，通俗地讲即是离子在液态电解质中移动需要“坐船”，但是锂离子在固态电解质中是跳跃模式，导致充电速度可以大幅度提高；其后是温度适应性，现有的液态锂离子电池在低温环境下续航里程不理想，而全固态电池的电解质在-30°C和100°C的范围内都不会凝固，不会气化，所以不需要很复杂的热管理，也不会在冬天容量大幅下降；最后是材料的选择范围更广，因为固态电池的电化学窗口宽。
△欧阳明高认为全固态电池具有技术颠覆的潜力
全球关于固态电解质的基础研究始于上世纪70年代。近十年来，以硫化物固态电解质为代表的新型固态电解质发展迅猛，其离子电导率赶上甚至超过液态电解质。标志性事件是2011年东京工业大学的Kanno教授发明硫化物固态电解质。2016年，Kanno将离子电导率提升至25mS/cm，2023年最高达到32mS/cm。而在2012年，日本丰田试制了全固态电池，随后不断有企业加入并引发了这一轮全固态电池的全球竞争。
不过，纵然全固态电池有万般好，全球至今尚未有车企能实现全固态电池量产上车，被业内人士开玩笑地将其称为“期货”而并非“现货”。全固态电池技术开发难点究竟在哪里？欧阳明高坦言，目前全固态电池产业面临的挑战是巨大的，具有跨学科的特性、技术门槛极高，包括材料界面、工艺、产业链、设备等。例如在材料层面，硫化物电解质化学稳定性、空气稳定性很差，批量生产很难，基础硫化锂很贵，需要压低价格。此外，硅碳负极体积膨胀大，而锂金属负极现在还不成熟。
△广汽埃安电池研发部负责人李进讲解全固态动力电池技术
广汽埃安电池研发部负责人李进称，全固态电池的开发难度堪比攀登“珠峰”，需要在材料、设计、制造、集成等方面进行突破。
目前，广汽集团初步打通了全固态电池全流程制造工艺，已取得车规级高安全大容量全固态动力电池量产的关键技术突破。广汽全固态动力电池采用了第三代海绵硅负极片技术（新型纳米硅复合负极）与高面容量固态正极技术，通过三大创新设计有效抑制硅碳负极体积膨胀，并通过正极材料、极片设计以及制造工艺三种技术协同，让全固态正极可达到5mAh/cm2以上的高面容量，进而实现了400Wh/kg以上的能量密度。相较于目前最先进的液态锂离子电池，广汽全固态电池的亮点之一就是其体积能量密度和质量能量密度提升50%以上，使整车续航里程可超过1000km。
为了提升安全性，广汽全固态动力电池采用了高强致密复合电解质膜技术，使电池在200°C热箱测试中不发生爆炸。此外，该电池在针刺、热水浸泡等极端条件下测试均保持性能稳定，在穿钉、裁切等机械滥用条件下不发生热失控。在电芯容量方面，广汽全固态动力电池通过尝试百余种材料方案和工艺方案，确立了全固态动力电池的全流程制造工艺，实现了大尺寸多层堆叠全固态电芯的制造，其容量高达30Ah，远超当前行业最高水平（10Ah-15Ah），为车规级全固态动力电池的应用奠定了基础。按计划，广汽全固态动力电池在今年年底开始装车测试，2026年争取量产装车搭载于广汽埃安旗下的昊铂车型。
△广汽全固态动力电池的技术进展
无独有偶，中国科学院青岛生物能源与过程研究所近日也宣布在硫化物电解质研究取得新进展，解决了硫化物全固态电池叠层工艺的行业痛点及瓶颈问题，打通了硫化物全固态电池的大型车载电池制作工艺的最后一道难关，在硫化物软包电池叠片技术上取得关键性突破，正在进行20Ah硫化物全固态电池成型生产线落地筹备工作，并与上下游产业方合作，加速技术的研发和验证过程，力争2026年率先实现硫化物全固态电池批量化生产。
谁将率先攀登峰顶？
固态电池正逐渐站上风口，未来可期，已被中国、美国、欧盟以及日韩等汽车大国列入发展战略中。全球众多高手皆在发力全固态动力电池，抢占下一代动力电池技术竞争的关键制高点。
近年来，全球全固态电池技术的竞争日趋激烈，2024年甚至被称为“固态电池的元年”，虽然这一提法存在争议，目前全球尚未有任何一家车企或研究机构敢宣称在今年实现全固态电池量产上车，但这项难度极高的技术无疑正进入突破的关键节点，即将迎来决战时刻。
△全固态电池是公认的下一代电池
谁将第一个登顶？从全球固态电池产业布局来看，中国的企业数量最多，广汽、上汽、比亚迪、长安等主流车企皆在固态电池领域紧锣密鼓地攻坚克难。有消息称，作为全球新能源汽车销冠的比亚迪，计划在2025年试装全固态锂电池，2026年将发布搭载全固态锂电池的新纯电平台和车型。此外，动力电池制造商宁德时代与多家新能源材料企业也都在推进固态电池的研发。而日本闯入固态电池领域的企业数量不及中国，但是其布局更早，而且实力很强。例如，在全固态电池专利技术方面，目前国内外专利的布局差距较大，丰田汽车有全固态电池专利1300多项，在全球处于领先的位置。而根据 “智慧芽全球专利数据库”数据，截至2023年10月，中国国内公司有关全固态电池的专利，不足一百项。
△全球众多企业正在全固态电池上加强研发投入
为了扳回在纯电动车市场相对被动的局面，日系三巨头皆在加大力度攻克固态电池的难题，尤其是坐在全球汽车销冠宝座上的丰田，之前往往对前沿技术掖着藏着，不到最后瓜熟蒂落时就不会轻易显露，但当下形势有变。丰田汽车与出光兴产在去年10月宣布，两家公司共同研发的全固态电池的量产技术获得标志性的突破。丰田汽车社长佐藤恒治当时在记者招待会上振奋地说，接下来就是制造阶段了，现在重要的是实现能力，两家公司携手合作，一定能够让实现能力的效果翻上几倍。丰田早在2013年已与出光兴产联手，经过10年的反复试验、技术相融合，最终研发出柔软、密合性高、不易破裂的固态电解质材料。
被认为在固态电池领域起步最早、研发最深的丰田，计划在2025年前，其全固态电池将实现小规模量产，首先搭载在混动车型上；到2030年前，丰田的全固态电池要实现持续、稳定生产，到2030年将全面进入量产阶段。
日系三巨头中的本田和日产，也在固态电池技术领域快马加鞭。本田目前正在开发全固态电池建设示范生产线，其计划投资约430亿日元，将于2024年启动，并应用于2025年以后推出的车型中，在本世纪20年代后半期，将加快新一代电池的自主研发。日产也计划在2024年于横滨建设固态电池试点工厂，并将于2028年推出搭载全固态电池的电动车型。
△车企计划的固态电池上车时间集中在2025-2030年
在全球动力电池领域占有一席之地的韩国，也在争夺全固态电池技术的话语权。LG新能源、SK On、三星SDI这三家电池商在全固态电池技术方面也取得了实质性的进展，而韩国车企巨头现代也不敢在固态电池领域怠慢，计划2025年开始试生产配备固态电池的电动车，并在2030年实现批量生产。此外，欧美的车企也普遍选择投资或与固态电池技术初创公司合作，例如宝马与Solid Power合作，大众与Quantum Scape合作，基本产业化时间都是在2025-2030年。
根据全球资讯机构SNE research去年发布的报告，到2030年，全球液态锂离子电池供应量将从2023年的687GWh增加到2943GWh，增加4.3倍，占电池市场的95%以上，全固态电池的供应量则会从2025年开始的0.2GWh，增加到131GWh，市场渗透率将达到4%左右。
欧阳明高认为，作为新技术的全固态电池的市占率达到1%就已经具有突破性意义，而全固态电池要想替代液态锂离子电池50%市场份额，至少需要二十到三十年。在他看来，人工智能正在改变材料的研发范式，将大幅度加速全固态电池的研发速度，会对2030左右实现全固态电池产业化突破增加了确定性。
点评
动力电池的技术比拼是真枪实弹，并非是一场文字游戏或一个商业噱头。比起新能源汽车的价格战，技术战的威力无疑更大。万众期待的全固态电池将何时产业化？未来几年将是群雄逐鹿的关键时间段，谁最先攻克种种难题而攀越全固态电池技术的“珠峰”，则将大幅提升自己在电动车时代的核心竞争力，正是深谙这一玄机，众多企业不畏难而上，争夺全固态电池量产上车的先机。
（本文系《禾颜阅车》原创，未经授权，不得转载）
原文标题 : 在固态电池技术“珠峰”上，谁将最先攀越？
