固態(tài)電池正逐漸站上風(fēng)口。

據(jù)中國日報報道，中國或?qū)⑼度爰s 60 億元用于全固態(tài)電池研發(fā)，包括寧德時代、比亞迪、一汽、上汽、衛(wèi)藍(lán)新能源和吉利共六家企業(yè)或獲得政府基礎(chǔ)研發(fā)支持。

國家隊下場支持進(jìn)一步助推了固態(tài)電池的熱度。近年來，隨著海內(nèi)外多家企業(yè)接連給出固態(tài)電池的量產(chǎn)時間點，業(yè)內(nèi)對固態(tài)電池走向落地應(yīng)用的期望值有所提升，二級市場也紛紛作出反應(yīng)，與固態(tài)電池相關(guān)的概念股今年接連漲停。

為何行業(yè)與資本市場對此紛紛看好這項技術(shù)？作為動力電池的新形態(tài)，其是否會替代目前主流的三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池？

動力電池的“終極路線”

所謂固態(tài)電池，簡單理解即一種使用固體電極和固體電解質(zhì)的電池。

現(xiàn)有的動力鋰電池材料體系包含碳/硅負(fù)極、多孔隔膜以及液體電解質(zhì)，通過鋰離子的移動而產(chǎn)生電流。而全固態(tài)電池是一個完全致密的狀態(tài)，采用固態(tài)電解質(zhì)和固態(tài)隔膜，碳/硅負(fù)極改為金屬鋰負(fù)極，充電時，鋰金屬會沉積在負(fù)極上，在放電的過程中溶解。

基于這種材料體系的轉(zhuǎn)變，固態(tài)電池有著液態(tài)電池?zé)o法企及的優(yōu)勢。例如，固態(tài)電池更為穩(wěn)定，不易泄漏、不易燃燒，大大降低了電池起火爆炸的風(fēng)險，安全性更高。

另外，由于能量密度更高，可達(dá)到 400Wh/kg 以上（作為對比，磷酸鐵鋰電池的能量密度一般在 100Wh/kg~180Wh/kg，三元鋰電池的能量密度通常在 150Wh/kg~250Wh/kg），其在性能表現(xiàn)上也優(yōu)于液態(tài)電池，充電速度更快（最高可超過 10C）、續(xù)航里程更長。

同時，全固態(tài)電池的電解質(zhì)在 -30°C 和 100°C 的范圍內(nèi)都不會凝固，不會氣化，這意味著冬天在寒冷地區(qū)不用擔(dān)心續(xù)航問題，也不需要很復(fù)雜的熱管理。

這也就不難理解為何固態(tài)電池備受業(yè)界推崇，成為海內(nèi)外車企爭相布局的領(lǐng)域。

從全球廠商的研發(fā)路徑來看，固態(tài)電池主要有聚合物、氧化物和硫化物三種研發(fā)路線。不過，目前尚未有任何一種技術(shù)路徑為絕對性方向，而是都處在探索階段。

“無論是聚合物、氧化物還是硫化物，目前很難有一種電池的所有性能都比別的電池有優(yōu)勢，而是各有優(yōu)缺點。”廣汽研發(fā)人員告訴虎嗅汽車。

在廣汽看來，未來固態(tài)電池的終極形態(tài)會是多元的復(fù)合體系，于是廣汽全固態(tài)電池基于兩條路線并行推進(jìn)開發(fā)——一個是以硫化物為主的復(fù)合體系，另一個是聚合物為主的復(fù)合體系。

寧德時代同樣認(rèn)為沒有一種固態(tài)電解質(zhì)是十全十美的，其更為看好硫化物技術(shù)路線，認(rèn)為其能夠更快走向量產(chǎn)。同樣在硫化物全固態(tài)電池領(lǐng)域布局的還有豐田，但雙方在硫化物空氣穩(wěn)定性和制造工藝上采用了不同的策略。

全球各家廠商都希望攻克全固態(tài)電池，但目前尚未有真正實現(xiàn)量產(chǎn)攻堅的玩家。

需要指出的是，雖然近年來行業(yè)內(nèi)有部分車企宣稱用上了固態(tài)電池，但實際上是半固態(tài)電池，而非并非真正的固態(tài)電池形態(tài)。

“根據(jù)行業(yè)內(nèi)規(guī)則，一般是按液態(tài)電解質(zhì)占電芯的比重來分：液態(tài)（25wt%）、半固態(tài)（5—10wt%）、準(zhǔn)固態(tài)（0—5wt%）和全固態(tài)（0wt%）?！睆V汽研發(fā)人員告訴虎嗅汽車，“不管是液態(tài)電池還是半固態(tài)電池，只要電池內(nèi)部存在電解液，一旦破損泄漏都會有短路起火的風(fēng)險，與當(dāng)前常規(guī)液態(tài)鋰離子電池并無本質(zhì)差異?！?/p>

固態(tài)電池，可望不可及

固態(tài)電池百般好，但無奈這是塊“餅”。

較早一批從事固態(tài)電池研發(fā)的廠商已經(jīng)在這條賽道上走了十多年，豐田從 2012 年開始布局研發(fā)，寧德時代也差不多在這一時期啟動研究，但都沒能將固態(tài)電池推到量產(chǎn)階段。

從國內(nèi)外車企透露的量產(chǎn)時間點來看，固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化時間大概在 2027-2030 年。需要厘清的是，“上車不等于大規(guī)模量產(chǎn)”，推出產(chǎn)品形態(tài)到大規(guī)模量產(chǎn)落地之間還存在多方面的技術(shù)攻堅。

“五年后肯定會有固態(tài)電池的車出來，再過三五年會大面積鋪開?！奔芯吭簩＜腋嬖V虎嗅汽車，但考慮到目前各家車企對固態(tài)電池的重視程度以及技術(shù)快速推進(jìn)，量產(chǎn)時間可能提前。

固態(tài)電池研發(fā)之難，連寧王都連聲叫苦。曾毓群曾在公開場合表示，“寧德時代已經(jīng)在這方面投資了 10 年，固態(tài)電池只有在使用新型化學(xué)材料、負(fù)極電極使用純鋰金屬的情況下才會有很大優(yōu)勢，要將這種電池推向市場還有很多困難。”

首先是電解質(zhì)材料選擇上，以相對主流的硫化物固態(tài)電解質(zhì)需要的硫化鋰為例，后者化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，與空氣、水反應(yīng)都會生成有毒化合物，生產(chǎn)環(huán)境控制要求嚴(yán)苛，量產(chǎn)困難，由于與目前的電池材料體系差別巨大，固態(tài)電池缺乏成熟的材料供應(yīng)商。

在正負(fù)極材料上，由于硅/碳負(fù)極體積易膨脹大不適用于固態(tài)電池，固態(tài)電池的正負(fù)極材料通常會選擇一些能提高能量密度的金屬，而鋰金屬負(fù)極現(xiàn)在還不成熟。

在界面工程與穩(wěn)定性上，固態(tài)電池中的電解質(zhì)與正負(fù)極之間的界面問題也是一大挑戰(zhàn)。由于采用固體電極和固體電解質(zhì)，其有效接觸能力較弱，會造成影響電池性能的界面阻抗。另外，由于固體電解質(zhì)導(dǎo)電率差、采用鋰金屬易發(fā)生枝晶生長存在安全風(fēng)險等問題，這些亟待攻關(guān)的技術(shù)難點。

再者，對于量產(chǎn)和普及來說，全固態(tài)電池還面臨著成本的問題，包括材料成本和制造成本。據(jù)中郵證券測算，目前固態(tài)電池較液態(tài)電池成本高出 30% 以上。

材料層面，固態(tài)電解質(zhì)目前仍難以做到輕薄化，用到的部分稀有金屬原材料價格較高，疊加為高能量密度使用的高活性正負(fù)極材料尚未成熟，固態(tài)電解質(zhì)和正負(fù)極成本都不低。在生產(chǎn)層面，固態(tài)電池的生產(chǎn)工藝相對復(fù)雜，成本也較高。

可以預(yù)見，全固態(tài)電池短期內(nèi)難以實現(xiàn)大規(guī)模的商業(yè)化。

從理論層面來看，固態(tài)電池比液態(tài)電池有著多方面的優(yōu)勢，但這項被稱為“動力電池領(lǐng)域的珠穆朗瑪峰”的技術(shù)還僅是將來時形態(tài)，即使在三五年內(nèi)能夠有技術(shù)突破，但要形成替代，還需突破成本關(guān)口。

從產(chǎn)業(yè)態(tài)度來看，未來 10 年無疑是全固態(tài)電池研發(fā)的關(guān)鍵機(jī)遇期。但對于一項新興技術(shù)，更重要的是聚焦于技術(shù)層面的攻堅，而不是虛炒營銷概念，將其作為宣傳和推起資本熱度的手段。