固态电池：正在走出产业“寒冬” | 盖世汽车研究院

Original 王健盖世汽车新能源

2024-11-28

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“2023年：丰田宣布2027年量产全固态电池；清陶和上汽成立合资公司，推动半固态电池2024年开启量产；广州车展上广汽和长安等车企发布全固态电池量产计划；以及到年底蔚来半固态电池的直播。这些产业热点事件似乎均在宣示固态电池已走上了量产之路。然而，现阶段全固态电池却一直停留在样品开发阶段或验证阶段，能否按照规划的量产时间节点落地仍存在一定的不确定性。基于此，盖世汽车盖世汽车进行了固态电池的产业研究，以供各行业相关人士参考。”

与液态电池相比，固态电池的核心变化在于引入固态电解质。根据固态电解质的材料类型，目前固态电池主要包含氧化物、硫化物、聚合物以及卤化物等技术路线，各路线各有利弊。如氧化物具备高安全性，但其易脆特性导致其制备工艺复杂；硫化物具备高的离子电导率，但空气稳定性差且会形成H2S有毒气体，同时成本较高；聚合物相对较软，固固接触最好，但导电率较低；而卤化物目前主要还处于实验室研究阶段。

全固态电池相较于半固态电池，其采用固态电解质、且可以兼容更高性能的正负极材料，目前其还有一些列科学问题需要解决。如固-固界面接触的机械稳定性、化学稳定性以及界面电阻等问题；再如全固态电池的工艺较液态电池也存在许多不同，如氧化物正极制备及固态电解质制备均需要一个烧结步骤，以确保电极的低孔隙率和低晶界电阻，当与典型的正极活性材料（CAM）结合使用时，烧结温度限制在700 ℃左右，低于CAM的分解温度；再如锂金属负极需要全新的挤压工艺，硫化物电解质需要同时具有高粘结性，高温稳定性的粘结剂等，工艺的升级使得需要全新开发一些关键设备，使得当前固态电池建线成本大约是液态电池的2倍。另外，固态电池的核心材料升级，如何解决如硅负极（膨胀）和锂金属负极（膨胀和锂枝晶）等问题也成为产业需要克服的挑战。

问

既然固态电池仍有这么多挑战，那为什么还有这么多企业在坚持发展固态电池呢？

一、固态电池的产品特性能解决当前新能源汽车用户的安全和里程焦虑等问题。

固态电池由于采用不易燃、高低温不汽化和不凝固的固态电解质，使得固态电池表现出较强的高温安全性，以及保持良好的低温特性，避免低温续航大打折扣；另外，固态电池由于具备更高的电压窗口，可以进一步适配高容量的正负极材料，如富锂锰基正极、硅基负极和锂金属负极等，从而实现更高的能量密度，增加相同电量下的续航。

二、在新能源汽车全球竞争的大背景下，关于固态电池的争夺正在全球上演。

面对全球新能源汽车发展中国形成的产业优势，尤其是在动力电池领域，这让需要向新能源转型的欧美等国家亟需寻找新的解决方案，于是关于推动固态电池的研发已上升成为了全球主要国家的国家战略。如日本正举全国之力在研发硫化物固态电池，力争到2027年实现450Wh/L和6C（@25℃）；欧盟也构建了从政策、创新、商业等完整电池体系，并计划于2027-2030年期间实现聚合物或复合物固态电池突破400-500Wh/kg、800-1000+Wh/L；美国DOE则在2021年就计划在2030年开发出固态电池，生产成本低于60$/kWh，能量密度达500Wh/kg；韩国基于其K-Battery战略也明确投资40.6万亿韩元推动2025-2028年实现400Wh/kg全固态电池商用，2030年装车；我国也在这半年时间内成立了固态电池产业创新联合体和全固态电池产学研协同创新平台，来加速突破（全）固态电池，保持领先优势。

在用户需求和政策的双重推动下，目前固态电池的量产计划已被多数车企和电池企业明确。如国内蔚来+卫蓝新能源、上汽+清陶、东风等均明确2024年将量产半固态电池车型，其中蔚来更是进行了直播预热；在全固态电池领域，除了广汽埃安提出2026年实现装车之外，长安、丰田、本田、日产和宝马等车企均计划在2027-2030年实现量产。另外，LG新能源、三星SDI、SK on、亿纬锂能、孚能、比克、Solid Power和QuantumScape等动力电池企业也制定了明确的量产计划。

虽然过去固态电池的量产一直在跳票、时间节点也一直在推迟，但我们深信属于它们的辉煌终将到来，让我们共同期待固态电池给新能源汽车带来的又一次质变。

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