界面新聞記者 | 莊鍵
界面新聞編輯 | 張慧
“距離商業(yè)化還有數(shù)年時間。這項技術還不夠完善，缺乏耐用性，還存在安全問題?！?/span>
在3月底接受英國《金融時報》采訪時，寧德時代(300750.SZ)董事長曾毓群對固態(tài)電池如此表態(tài)。
去年7月2023年中國汽車論壇上，寧德時代首席科學家吳凱亦是謹慎：以寧德時代的技術水平而言，到2027年實現(xiàn)固態(tài)電池量產很有難度。
然而，就在今年4月，寧德時代對全固態(tài)電池的商業(yè)化布局突然高調起來。這家全球動力電池龍頭首次公布了全固態(tài)電池的研發(fā)進展，并計劃在2027年實現(xiàn)小批量量產。
“寧德時代的前沿技術研發(fā)力度一直非常大，在全固態(tài)電池方面應不落后于任何國內外的電池企業(yè)。”管理咨詢公司科爾尼全球合伙人、大中華區(qū)汽車及工業(yè)品業(yè)務負責人王懌愷向界面新聞分析稱。
寧德時代在新體系電池研發(fā)方面擁有近千人研發(fā)團隊，固態(tài)電池研發(fā)已有十多年積累。
多家動力電池企業(yè)也在近期宣布了固態(tài)電池的最新進展或計劃。
5月17日，國軒高科(002074.SZ)首次發(fā)布采用全固態(tài)電池技術的金石電池，電芯能量密度達350 Wh/kg，計劃在2027年小批量裝車實驗；
欣旺達(300207.SZ) 則規(guī)劃在2026年實現(xiàn)全固態(tài)電池量產，且能量密度更高。其計劃第一代全固態(tài)電池能量密度達400 Wh/kg，第二代達500 Wh/kg。
但在今年之前，第一梯隊電池企業(yè)少有對外官宣固態(tài)電池規(guī)劃。
新晉電池企業(yè)則表現(xiàn)得更為積極，并多選擇與汽車廠商結盟，以期搶占先機。例如清陶能源和上汽集團的組合，衛(wèi)藍新能源和蔚來汽車的聯(lián)手。
5月24日，上汽集團宣布，擬在2027年推出全固態(tài)電池車型。這款電池的供應商正是清陶能源，上汽集團也是該公司的主要投資者之一。雙方已在去年成立了合資公司上汽清陶，作為全固態(tài)電池產業(yè)化的項目主體。
今年三季度，上汽清陶的全固態(tài)電池量產線就將開工建設，并計劃于2026年量產，首階段電池產品的能量密度將大于400 Wh/kg。
2022年，衛(wèi)藍新能源官宣與蔚來汽車合作，計劃當年底量產混合固液電池。衛(wèi)藍新能源目前的規(guī)劃，是在2027年實現(xiàn)全固態(tài)電池小批量上車。
成立于2016年的清陶能源背靠清華大學，由中科院院士、清華大學南策文院士團隊創(chuàng)辦。衛(wèi)藍新能源是中科院物理所清潔能源實驗室固態(tài)電池技術的唯一產業(yè)化平臺，發(fā)起人包括被譽為“中國鋰電第一人”的陳立泉，其也是曾毓群的博士生導師。這兩家電池企業(yè)均已成為固態(tài)電池領域的兩大獨角獸。
作為汽車廠商代表方，廣汽集團也在今年早些時候表態(tài)稱，將2026年定為全固態(tài)電池量產裝車的時間點。
隨著動力電池龍頭企業(yè)們走向臺前，中國全固態(tài)電池量產競賽正式升級。
5月29日，“中國或投入約60億元用于全固態(tài)電池研發(fā)”消息不脛而走。包括寧德時代、比亞迪、上汽集團等六家電池和整車企業(yè)有望獲得政府基礎研發(fā)支持。若落地，這將是中國政府部門首次對固態(tài)電池研發(fā)進行大規(guī)模資金補貼。
一時間，更多中國企業(yè)開始下場宣布與固態(tài)電池相關事宜。
5月29日，恩捷股份(002812.SZ)在投資者互動平臺表示，其與北京衛(wèi)藍新能源、溧陽天目先導合作成立了江蘇三合，主要從事半固態(tài)項目的研發(fā)和生產；贛鋒鋰業(yè)(002460.SZ)稱其第一代固液混合電池已初步實現(xiàn)量產；
同日，福田汽車在互動平臺表示，其半固態(tài)電池目前已在輕卡上進行技術研發(fā)及搭載測試，且正在合作研究固態(tài)電池在車輛上的應用。
中企對這一技術的研發(fā)緊迫性，還有來自國外同行的競爭壓力。作為一項可能顛覆行業(yè)格局的突破性技術，日韓、歐美都將全固態(tài)電池視為下一代電池技術競爭的關鍵，并為此制定了具體規(guī)劃。
日本在2020年發(fā)布的路線圖中明確，到2030年全固態(tài)電池計劃實現(xiàn)1000瓦時/升的體積能量密度，這是決定電動汽車續(xù)航里程的關鍵指標。
根據(jù)豐田去年發(fā)布的規(guī)劃，最早到2027年，這家日本車企就將向市場投放搭載全固態(tài)電池的電動汽車。
中科院院士歐陽明高今年曾提醒稱，日本和歐美在全固態(tài)電池方面加大研發(fā)力度，意圖改變目前在液態(tài)鋰電池方面落后于中國的局面。
與傳統(tǒng)的液態(tài)鋰電池相比，全固態(tài)電池放棄了易燃易爆的液態(tài)電解質，采用固態(tài)電解質材料，被視為電動汽車的“游戲規(guī)則改變者”，也被稱為鋰電終極技術。
根據(jù)咨詢機構SNE的統(tǒng)計，全球前十大動力電池公司都來自于中日韓三國，其中有六家為中國企業(yè)，市場份額總計超過六成。
近兩年來，固態(tài)電池的投資項目快速升溫。
根據(jù)界面新聞的不完全統(tǒng)計，自2023年以來，國內半固態(tài)和全固態(tài)電池項目累計超過11個，總投資額達到664.3億元。這還不包括中國臺灣企業(yè)輝能科技計劃在法國新建的固態(tài)電池工廠，該項目投資額預計超過400億元。
但這些規(guī)劃項目以新興企業(yè)為主，未見鋰電龍頭企業(yè)身影。
在解決安全問題的前提下，搭配更高能量密度的正負極材料，全固態(tài)電池的能量密度有望達到500 Wh/kg以上。而液態(tài)鋰電池的能量密度極限為350 Wh/kg左右。
能量密度更高，意味著搭載全固態(tài)電池的電動汽車將能擁有超長的續(xù)航里程。目前，搭載液態(tài)鋰電池的電動汽車也可以實現(xiàn)超過1000公里的續(xù)航，其方式主要是增加裝車的電池數(shù)量，而非大幅提高電池能量密度。
全固態(tài)電池的概念已誕生30余年，但其規(guī)?；慨a裝車始終沒有取得實質性突破。
因此，對于雄心勃勃攻克電池終極技術的企業(yè)而言，所面臨的首要挑戰(zhàn)，是固態(tài)電解質的選擇問題。
電池改用固態(tài)電解質后，由于電極和電解質均為固體，將嚴重影響鋰離子在兩者間傳輸?shù)男剩瑫a生所謂的固固界面問題。
行業(yè)內對于固態(tài)電解質技術路線的選擇尚未統(tǒng)一。氧化物、聚合物與硫化物是目前的主要研發(fā)方向，它們有著各自的優(yōu)缺點，各家電池和整車企業(yè)也有著不同偏好。
聚合物電解質成熟度較高，加工性好且成本低，但電導率差是其顯著缺點，歐洲企業(yè)此前多聚焦于這條技術路線。氧化物電解質雖然電導率較高，但規(guī)?；圃炖щy，不少中國企業(yè)選擇押注這項材料。
多家日韓企業(yè)選擇的是硫化物路線，這種材料電解質電導率高，加工性好，但也存在著遇水會產生有毒氣體，生產制備工藝復雜且成本高等缺點。寧德時代近期也表態(tài)稱，更看好硫化物路線的全固態(tài)電池。
不過根據(jù)欣旺達動力提供的數(shù)據(jù)，硫化物全固態(tài)電池的成本預計為當前液態(tài)鋰電池的數(shù)倍，且未來3-5年有多少降本空間還很不明朗。
上汽清陶選擇的是聚合物與無機物復合的固態(tài)電解質材料?！跋啾攘蚧铩⒀趸矬w系，復合電解質材料降低了制造工藝的難度，率先量產可能性更大，其缺點在于快充性能方面不及硫化物技術路線，但與現(xiàn)有液態(tài)鋰電池的水平類似?！?span>上汽清陶總經理李崢告訴界面新聞。
固態(tài)電池技術路線和降本空間尚不明確，上汽清陶、衛(wèi)藍新能源等新貴們，已率先選擇從半固態(tài)電池入手。
“全固態(tài)電池的研發(fā)并沒有想象中那么美好。從產品到商品，再到成本具有優(yōu)勢，將會是一個漫長的過程?！毙l(wèi)藍新能源董事長俞會根告訴界面新聞記者。
“全固態(tài)電池量產的最大風險點在于設備和工藝的穩(wěn)定性，它將影響到電池產品的合格率和生產效率，從而決定量產項目的經濟性。”李崢說，他將半固態(tài)電池視為全固態(tài)電池產業(yè)化過程中的一個必然發(fā)展階段。
真鋰研究創(chuàng)始人、總裁墨柯看來，目前半固態(tài)電池量產裝車主要是新晉電池企業(yè)主導，主流電池企業(yè)大多處于觀望狀態(tài)——液態(tài)電池產線調整為半固態(tài)電池產線，并進行產能爬坡和良率提升的過程中存在諸多不確定性，而新晉電池企業(yè)則沒有類似的歷史負擔。
與全固態(tài)電池相比，半固態(tài)電池仍保留了部分液態(tài)電解質，用于解決固固界面問題，目前的加注比例約為10%。在安全性提升的情況下，半固態(tài)電池也可以通過采用高鎳正極材料和硅碳負極，提升能量密度。
根據(jù)清陶能源的規(guī)劃，在量產半固態(tài)電池的過程中，可以實現(xiàn)全固態(tài)電池工藝成熟化、設備穩(wěn)定運行，以及關鍵材料的量產。
清陶能源生產第一代半固態(tài)電池的產線上，就有諸多全固態(tài)相關的設備和技術投入運行，提前進行驗證，目的是增加全固態(tài)電池量產階段的成功率。
今年4月，上汽集團發(fā)布的智己L6車型，就將搭載清陶能源供應的上述半固態(tài)電池產品光年電池，電量為133度電，續(xù)航里程超過了1000公里。
光年電池使用了10%的液態(tài)浸潤劑，幫助提高固態(tài)電解質的鋰離子導電性。搭載該款半固態(tài)電池的車型正在進行最后階段的開發(fā)測試，有望今年下半年正式上市。
衛(wèi)藍新能源則在去年就完成了半固態(tài)電池量產裝車。蔚來汽車ET7款車搭載了其能量密度360 Wh/kg的半固態(tài)電池電芯，電池包容量為150度電。
俞會根稱，蔚來汽車對于該公司在半固態(tài)電池領域“從0到1”的過程中起到了關鍵作用。
2021年，兩家公司達成半固態(tài)電池的開發(fā)合作，共同研發(fā)一款可實現(xiàn)1000公里續(xù)航的動力電池。與此同時，蔚來汽車還成為了衛(wèi)藍新能源的投資方之一。在浙江湖州，衛(wèi)藍新能源為蔚來汽車供貨的半固態(tài)電池生產線，投資額就達到數(shù)億元。
去年底，蔚來汽車創(chuàng)始人、CEO李斌還特意舉行了一場半固態(tài)電池續(xù)航挑戰(zhàn)，搭載該款電池的蔚來純電動轎車ET7最終行駛了1044公里。
此前，孚能科技的半固態(tài)電池也已在嵐圖追光等乘用車型上小批量裝車。
孚能科技向界面新聞稱，市場對于高安全、高能量密度的電池有著迫切需求，半固態(tài)電池具有這些性能特點，同時半固態(tài)電池生產工藝設備與現(xiàn)有的液態(tài)電池基本相似，可以沿用已有的成熟產業(yè)鏈，快速產業(yè)化。
但在產業(yè)化加速的同時，半固態(tài)電池的市場前景也并非沒有爭議。質疑的焦點在于，由于仍有液態(tài)電解液成分，半固態(tài)電池未能完全解決電池的安全問題，也沒有像全固態(tài)電池那樣根本性地提高能量密度。
此外，成本也是面臨的重要挑戰(zhàn)。蔚來汽車所搭載的150度半固態(tài)電池包售價據(jù)稱達30萬元，相當于一輛電動汽車的價格。
俞會根向界面新聞澄清稱，由于當時的產能和良率有限，衛(wèi)藍新能源最初生產電池樣包時的價格相對較高，目前量產半固態(tài)電池的價格已經大幅下降。衛(wèi)藍新能源透露，隨著產能爬升，其半固態(tài)電池目前的單瓦時價格正逐步接近常規(guī)液態(tài)三元電池的價格。
李崢稱，清陶能源半固態(tài)電池的成本并不高，但他未透露具體的價格信息。根據(jù)36氪的報道，清陶能源目前出貨的半固態(tài)電池成本約為0.65元/瓦時，較采用高鎳正極的三元電池高出近兩成。
孚能科技提供的數(shù)據(jù)則顯示，相較液態(tài)三元電池而言，半固態(tài)電池的成本大約會高出5-10%左右。在高端乘用車等成本敏感度相對較低的應用場景，具有一定的市場競爭力。
墨柯認為，任何新技術誕生之初，肯定會經歷高成本的階段，但這并不是根本問題，隨著材料供應鏈的成熟，半固態(tài)電池的成本會逐步降低。
衛(wèi)藍新能源近期的一項重點計劃，是通過半固態(tài)電池的大規(guī)模產業(yè)化，繼續(xù)降低成本。俞會根透露，除蔚來汽車外，嵐圖、吉利和江淮均已明確將在明年選用衛(wèi)藍新能源的半固態(tài)電池量產裝車，另有幾家車企正在商談類似的計劃。
為此，衛(wèi)藍新能源正在擴建湖州的動力電池工廠，明年年中二期項目完工后，產能將由2 GWh增加至10 GWh，用于向新客戶交付半固態(tài)電池訂單。
如果明年半固態(tài)電池的規(guī)模進一步提升，衛(wèi)藍新能源還計劃開建湖州三期項目。同時，位于北京的動力電池工廠也已醞釀今年開工建設。
清陶能源同樣在籌劃繼續(xù)提升半固態(tài)電池的產能，目前其現(xiàn)有產能在5 GWh左右，另有至少27 GWh的產能處于在建階段。明年，清陶能源開發(fā)的第二代半固態(tài)電池將在多款新車型裝車，實現(xiàn)超10萬輛級的量產。
欣旺達動力中央研究院院長徐中領認為，半固態(tài)電池的大規(guī)模應用還要從安全、壽命可靠性、成本等方面綜合考慮。該公司的第一代半固態(tài)電池已完成開發(fā)，后續(xù)可視客戶需求進行裝車驗證或量產。
傳統(tǒng)的液態(tài)電池、半固態(tài)電池和全固態(tài)電池仍將在未來一段時間長期共存。
根據(jù)咨詢機構EVTank的預測，到2030年，全球鋰電池市場中，90%左右的份額仍將是傳統(tǒng)的液態(tài)電池，剩余約10%為固態(tài)電池。在固態(tài)電池所占據(jù)的市場份額中，大部分將屬于半固態(tài)電池。
王懌愷評價稱，半固態(tài)電池并非從1.0到2.0的迭代技術，但是市場需要有不同價格和性能的產品，去滿足各個細分市場。
“但凡全固態(tài)電池沒有完全商業(yè)化，或者商業(yè)化以后沒有能夠大規(guī)模降本，那么半固態(tài)電池作為1.5代的產品，在高端市場上依然會具備它存在的價值。”他告訴界面新聞記者。