能(néng)量密度是刀(dāo)片電(diàn)池两倍。

作者｜ 李大鹏

出品 ｜ 電(diàn)动公会

比亚迪耗时六年研发的全固态電(diàn)池，终于要落地了。

日前，我们从比亚迪内部获悉，比亚迪全固态锂電(diàn)池在重庆生产即将装車(chē)试验，该项目由中國(guó)科(kē)學(xué)院院士、清华大學(xué)教授欧阳明高牵头，另有(yǒu)三位院士顾问一同参与研发工作，属于标准的國(guó)家级重点项目。

据了解，该固态電(diàn)池在使用(yòng)硅基材料作為(wèi)固态電(diàn)池负极时，能(néng)量密度预计能(néng)达到400Wh／kg。作為(wèi)参考，比亚迪二代刀(dāo)片電(diàn)池的能(néng)量密度為(wèi)180Wh／kg，也就是说，比亚迪固态電(diàn)池能(néng)量密度相比刀(dāo)片電(diàn)池提升了2倍之多(duō)。

比亚迪早在2016年以前就开始投入固态锂電(diàn)池的研发工作，目前在國(guó)内的相关专利数量众多(duō)，位列國(guó)内第一。目前其两种技术路線(xiàn)氧化物(wù)固态锂電(diàn)池，以及硫化物(wù)固态锂電(diàn)池均已完成生产，可(kě)进行装車(chē)试验。

知情人透露，首发比亚迪固态電(diàn)池的車(chē)型，或将是其百万级高端品牌仰望的硬派SUV。除了比亚迪車(chē)型自用(yòng)，比亚迪首批全固态電(diàn)池还将外供其他(tā)企业，可(kě)能(néng)优先供应奔驰、宝马、奥迪和红旗等品牌。

事实上，除比亚迪外，近两年各大企业都将目光投向了固态電(diàn)池产业，日产、宝马、宁德时代、蔚来、上汽、广汽等均表示在固态電(diàn)池的研发中已取得了阶段性进展。

头部企业的加入，让固态電(diàn)池站上了投资风口。

今年以来，辉能(néng)科(kē)技、太蓝新(xīn)能(néng)源、卫蓝新(xīn)能(néng)源、Solitor、高能(néng)时代、Factorial Energy、恩力动力、SES等國(guó)内外多(duō)家固态電(diàn)池产业链企业接连获得资本青睐。投资方包括华為(wèi)、小(xiǎo)米、宁德时代、欣旺达、梅赛德斯－奔驰、本田汽車(chē)、吉利控股、上汽集团、通用(yòng)汽車(chē)、现代汽車(chē)、起亚等，阵容相当豪华。

可(kě)以看到，固态電(diàn)池已经成為(wèi)各大汽車(chē)厂商(shāng)争夺未来纯電(diàn)动車(chē)话语权的核心技术。

01

固态電(diàn)池為(wèi)什么受宠？

固态電(diàn)池虽然正逐渐站上风口，但由于其商(shāng)业化在短期内难以实现，导致各方对这一技术路線(xiàn)仍存较大争议。

固态電(diàn)池好在哪？

第一、固态電(diàn)池使用(yòng)固體(tǐ)電(diàn)解质替代了传统锂電(diàn)池的電(diàn)解液和隔膜。与传统锂電(diàn)池相比，固态電(diàn)池更安全、能(néng)量密度也更高、循环性能(néng)更强。

第二、固态電(diàn)池技术被认為(wèi)将大幅缩减電(diàn)动汽車(chē)的成本，有(yǒu)研究机构认為(wèi)，量产固态電(diàn)池的成本仅為(wèi)目前锂离子電(diàn)池的40％。

基于以上两点优势，在下一代汽車(chē)动力電(diàn)池的自主研发技术中，让固态電(diàn)池成為(wèi)了风向标。

尽管前景可(kě)期，但由于技术和工艺上的种种问题，发展固态電(diàn)池的道路并非一帆风顺。

首先，高效的電(diàn)解质材料體(tǐ)系缺乏。

作為(wèi)固态電(diàn)池的核心材料，目前在固體(tǐ)锂离子导體(tǐ)的单一指标上已有(yǒu)所突破，但综合性能(néng)尚不能(néng)满足大规模储能(néng)需求。现今固态電(diàn)池采用(yòng)的固态電(diàn)解质普遍存在性能(néng)短板，距离高性能(néng)锂离子電(diàn)池系统的要求仍有(yǒu)不小(xiǎo)的差距。

其次，固态電(diàn)解质和電(diàn)极的界面处理(lǐ)也是固态電(diàn)池目前面临的一大难题。

在固體(tǐ)電(diàn)解质中锂离子传输阻抗很(hěn)大，与電(diàn)极接触的刚性界面接触面积小(xiǎo)，在充放電(diàn)过程中電(diàn)解质體(tǐ)积的变化容易破坏界面的稳定。

此外，在固态锂電(diàn)池中，除了電(diàn)解质和電(diàn)极之间的界面，電(diàn)极内部还存在复杂的多(duō)级界面，電(diàn)化學(xué)以及形变等因素都会导致接触失效影响電(diàn)池性能(néng)。

第三，長(cháng)期使用(yòng)时稳定性不理(lǐ)想也是長(cháng)寿命储能(néng)固态電(diàn)池发展的瓶颈。

固态電(diàn)池在服役过程中结构与界面会随时间发生退化，但退化对電(diàn)池综合性能(néng)的影响机制尚不明确，难以实现長(cháng)效应用(yòng)。而构建高性能(néng)固态電(diàn)池需要从两方面入手，一是构建高性能(néng)的固态電(diàn)解质，二是提高界面的相容性和稳定性。

针对固态電(diàn)池，我们要从最基础的材料、界面、单體(tǐ)，一直到最终的系统模块进行研究，只有(yǒu)从根本上解决了关键材料和界面问题，才能(néng)开展系统的工艺研究，从而满足单電(diàn)池的性能(néng)要求。

02

何时能(néng)够产业化？

尽管固态電(diàn)池的技术优势很(hěn)明显，但在产业化方面，因為(wèi)一些关键技术涉及到各个企业核心技术而无法获取，导致基于工程化应用(yòng)方面的技术还需要进一步探究。

过去几年，全球汽車(chē)巨头产业都在投资研发这一领域，众多(duō)玩家加入导致这一市场的“僧多(duō)肉少”，做科(kē)研和做技术的企业就那么多(duō)，谁能(néng)先拿(ná)下就是谁的。

此前，欧阳明高在接受媒體(tǐ)采访时表示，虽然中國(guó)目前在汽車(chē)动力電(diàn)池供应上处于绝对龙头地位，但欧美和日韩企业已经在下一代固态電(diàn)池领域的研发上处于领先地位。

他(tā)认為(wèi)，如果从國(guó)家角度来讲，目前固态電(diàn)池技术最好的國(guó)家是日本。因為(wèi)日本在固态電(diàn)池的研发中制定了非常详细的國(guó)家性计划，每一步的分(fēn)工都非常明确。“而我國(guó)现在研发全固态電(diàn)池还属于各自為(wèi)政阶段，没有(yǒu)一个完整的國(guó)家计划来推动，所以相比之下，日本应该要超前我们 5 年。”

从2021年开始，日系三大車(chē)企丰田、本田、日产汽車(chē)都陆续对外发布2030战略。这些战略在表达電(diàn)动化转型的决心之外，无一例外地把固态電(diàn)池的研发作為(wèi)重点战略之一，并给出了具體(tǐ)的时间节点。

三家日系車(chē)企中，丰田的固态電(diàn)池进展启动的时间点更靠前，最先试制。日产和本田则统一在2024年建设试产線(xiàn)，為(wèi)量产做准备。虽前期步调有(yǒu)些许差异，但三家均将批量生产时间设在2030年前。

最多(duō)五年的时间，三家車(chē)企都需要完成全固态電(diàn)池的试产、量产到上車(chē)应用(yòng)，节奏十分(fēn)紧凑。对比液态锂電(diàn)池的依赖外部供应商(shāng)模式，日系車(chē)企对固态電(diàn)池自造的迫切可(kě)见一斑。

我们的路该怎么走？

按照上海大學(xué)新(xīn)能(néng)源产业创新(xīn)研究中心研究员罗向群的观点，企业可(kě)以分(fēn)為(wèi)三类路線(xiàn)：

第一种是半固态電(diàn)池路線(xiàn)者，其实多(duō)半是从全固态路線(xiàn)转為(wèi)半固态路線(xiàn)，并且在可(kě)见的将来基本上专注于半固态電(diàn)池，比如卫蓝新(xīn)能(néng)源、SES、浙江锋锂等。

目前看，半固态電(diàn)池量产装車(chē)的时间点已经到来。今年3月，卫蓝新(xīn)能(néng)源首席科(kē)學(xué)家、创始人李泓透露，卫蓝新(xīn)能(néng)源开发了混合固液電(diàn)解质动力電(diàn)池，并将在蔚来ET7車(chē)型上量产应用(yòng)，单次充電(diàn)1000km，電(diàn)池包電(diàn)量达到150kWh，单體(tǐ)能(néng)量密度达到360Wh／kg。

半固态電(diàn)池量产上車(chē)，是一个很(hěn)重要的时间节点。不过，半固态電(diàn)池量产初期，价格不会便宜，有(yǒu)多(duō)少消费者愿意為(wèi)此买单还是一个未知数。

第二种是直接选择全固态電(diàn)池路線(xiàn)，如比亚迪已公布的固态電(diàn)池相关产品计划。比亚迪未来的電(diàn)池技术有(yǒu)三个方案：刀(dāo)片、六棱或者2025全固态。

第三种是选择“两条腿走路”，例如國(guó)轩高科(kē)、蜂巢能(néng)源等。今年5月27日，國(guó)轩高科(kē)在其第十一届科(kē)技大会上发布了一款半固态電(diàn)池，该款電(diàn)芯能(néng)量密度达到360Wh／kg，将在今年年底量产上車(chē)。

而无论哪种路線(xiàn)，现阶段我國(guó)的固态電(diàn)池领域最先要解决的问题是，如何合理(lǐ)运用(yòng)资金拿(ná)下固态電(diàn)解质。

做材料这种事不可(kě)操之过急，需要静下心来長(cháng)期积累，有(yǒu)了夯实基础才能(néng)做到厚积薄发，中國(guó)全固态電(diàn)池技术的落后，并不可(kě)怕，可(kě)怕的是不去做，况且技术研发不是一个恒定的值，在“你争我赶”的过程中，我们有(yǒu)望颠覆。

事实上，目前國(guó)内市场中，宁德时代、蔚来以及即将上車(chē)的比亚迪，均在固态電(diàn)池的研发中已取突破性进展。另外，在小(xiǎo)米、华為(wèi)、辉能(néng)科(kē)技、春华资本、丹丰资本等资本的帮助下，國(guó)内固态電(diàn)池领域的投资也取得了较好的成绩。

只不过现在的时间节点，磷酸铁锂、三元锂、半固态和固态電(diàn)池处于一种混合存在的状态，它们都有(yǒu)着此时此刻自己应该扮演的角色。

虽然现在固态電(diàn)池还未正式应用(yòng)在汽車(chē)上，但在消费電(diàn)子、无人机等终端设备之上，却已经得到了不少的应用(yòng)。根据欧阳明高的预测，固态電(diàn)池真正在汽車(chē)领域大规模商(shāng)业化应用(yòng)，大概的时间是在2025～2030年之间。

未来谁能(néng)率先杀出重围，我们拭目以待。

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