固態電池商業化加速未來三五年有望與鋰電池成本打平

“要將電動化進行到底，全力攻克下一代電動化核心技術——全固態電池技術，估計2030年左右全固態電池可能產業化，技術再上一個大臺階。此外，全固態電池會使我們的安全再升一個檔次。”

中國科學院院士、中國全固態電池產學研協同創新平臺理事長歐陽明高曾在接受《中國經營報》等媒體記者采訪時表示。

近日，在2024世界動力電池大會上，歐陽明高再次強調發展全固態電池的重要性，但他同時指出，要循序漸進。“電池不是一天就能被顛覆的，欲速不達，循序漸進，可能是最快的速度。要面向2030年大規模產業化，不要一上來就提很高的目標。”

隨著現有液態鋰離子電池密度已接近理論極限，產業鏈上的企業正在攻關新一代電池技術。其中，全固態電池因高安全性和高能量密度被行業視為最具潛力的“下一代動力電池”。

不只中國，日、韓、美、歐等國家和地區也在加大力度布局全固態電池，力圖率先取得優勢。寧德時代副總裁孟祥峰表示:“固態電池現在很熱，日韓也在這個賽道上努力，中國很多企業都在努力，但仍然需要創新型企業和大型化工企業進入，要保證我們的產業鏈建起來。”

資本熱潮下的固態電池

“未來的1—2年，我們要突破600Wh/kg的固態電池的研發。”

2024年，固態電池賽道成為受投資人關注的板塊之一。近期，固態電池概念股日趨活躍，9月4日，德爾股份、科恒股份、南都電源收獲20%的漲停板。

消息面上，中創新航、鵬輝能源、德爾股份、寧德時代等公司接連傳出固態電池領域最新進展。

8月28日，中創新航、鵬輝能源兩家動力電池廠商在同一天發布了固態電池領域的最新成果。

其中，中創新航發布的“無界”全固態電池技術，能量密度達430Wh/kg，容量50Ah；同時在電池運行壓力、壽命、功率方面均取得重要突破，計劃于2027年裝車。

鵬輝能源發布20Ah 和2000mAh兩款軟包全固態電池，能量密度為280Wh/kg，未來有望做到300Wh/kg以上。該公司披露，預計2025年啟動中試研發并小規模生產，2026年將正式建立產線并批量生產。

值得一提的是，通過獨特的電解質濕法涂布工藝，鵬輝能源成功繞開氧化物固態電解質高溫燒結過程，避開陶瓷材料固有脆性，大幅簡化工藝。

“采用此工藝的固態電池，整體成本相較常規鋰電成本預計僅高出15%左右。未來3—5年，隨著工藝不斷優化及材料進一步降本，有望達到與常規鋰電相同成本。”鵬輝能源方面介紹。

除了上述兩家公司，記者關注到多家固態電池概念股在固態電池領域均有最新進展。

德爾股份在回應投資者提問時表示，目前固態電池產品已通過第三方機構的針刺試驗、過充電試驗和加熱試驗。同時，公司已與江鈴新能源簽訂了《固態電池戰略合作協議》，共同致力于固態電池領域的創新和發展。

南都電源在互動平臺表示，公司自2017年開展固態電池的研制工作，并于2020年承擔浙江省固態電池重點研發計劃，目前固態電池產品能量密度可達350Wh/kg，循環壽命2000次，已通過熱箱、短路等安全項測試，各項指標順利完成，將于今年四季度完成項目驗收。

全球動力電池龍頭企業寧德時代近日在接受機構調研時提及，公司在全固態電池上持續堅定投入，技術處于行業領先水平，2027年有望實現小批量生產。

寧德時代董事長曾毓群表示，寧德時代在全固態電池的研發已有七八年，對比全球發展情況應該是“領先一大步”或者說是“second to none”。

值得關注的是，近日，中國科學院青島生物能源與過程研究所武建飛研究員帶領的先進儲能材料與技術研究組，研發出用于全固態鋰硫電池的新型硫化鋰正極材料，能量密度超過600Wh/kg，與目前已商業化的鋰離子電池相比，其能量密度高出1倍有余，且成本更低。

中國科學院院士陳軍今年3月曾透露:“團隊已經研發出400Wh/kg的固態電池。未來的1—2年，我們要突破600Wh/kg的固態電池的研發，充一次電，電動汽車就可以跑1000公里以上。”

在安全性和能量密度方面遠超液態鋰離子電池是企業研發固態電池的動力。“為什么中國需要全固態電池？ 因為全固態電池具有技術顛覆的性能潛力。”歐陽明高解釋，全固態電池還有高安全性、高能量密度、高功率特性，以及溫度適應性更寬等特點。

多家機構的研報顯示，目前，液態鋰電池能量密度的理論極限在350Wh/kg左右，主流液態三元電池的能量密度可以做到260Wh/kg—280Wh/kg，其中，能量密度在250Wh/kg左右，對應續航500公里—700公里，固態電池能量密度有望達到500Wh/kg，續航里程有望翻倍實現1000公里以上。

歐陽明高介紹:“我們的實驗表明，全固態電池1C充電循環可以達到1000次，5C充電循環可以達到10000次，這也是全固態電池成為未來動力電池重要發展方向的因素之一。”

2027年有望小批量生產

固態電池在材料設計、制造工藝、裝備生產和成本控制等方面還有較長的路要走。

“當前行業最高水平只到4(10分制)，做出了一些器件樣品，進行了一些實驗驗證。”曾毓群的話在一定程度上給反應熱烈的資本市場降溫。

比亞迪首席技術官孫華軍表示:“目前，我們實際的狀態還是從早期的實驗室到工程化這個轉化的過程。”

即便已有企業給出了固態電池市場化推廣時間表，但從實驗室到工廠，從樣品到量產，這條路注定不會一帆風順。要想在汽車行業實現大規模應用，固態電池在材料設計、制造工藝、裝備生產和成本控制等方面還有較長的路要走。

歐陽明高等業內人士認為，固態電池研發推進要“循序漸進”。“我做燃料電池的體會是一次解決一個問題。固態電池也一樣，首先要解決固態電解質的問題，先把這個問題解決，我們不要正極也變、負極也變、電解質也變，怎么可能一次都解決。”

他認為，固態電池的參數也需要一步一個腳印慢慢提升，而不是迅速在熱管理、能量密度、充電速度等方面完成對傳統液態電解質電池的超越。

歐陽明高舉例，可以先把固態電池的安全性提高到300Wh/kg磷酸鐵鋰電池那種安全性，再解決固態電池在不同溫度下表現的穩定性問題，進而將負極材料切換為硅碳路線。

產業層面對固態電池量產給出的時間表是2027年。曾毓群舉例，如果用數字1—9表示固態電池技術和制造的成熟度，1是剛開始涉及該領域，9是技術成熟可以投入大規模生產。

“公司的全固態電池研發項目目前處于4的水平，目標是到2027年達到7—8的水平，有望實現小批量生產全固態電池。”寧德時代曾在接受機構調研時表示。

曾毓群指出:“全固態電池關鍵在于材料和化學體系，最難的是界面問題，即顆粒與顆粒間的離子傳輸。”

孫華軍判斷，2027—2029年將會是硫化物固態電池的示范期，主要針對中高端電動車。2030—2032年，硫化物固態電池會進入拓展期，將運用到主流電動汽車。

此外，全固態電池的成本高也是其商業化的“攔路虎”。根據產業鏈上的公司公布的數據，當前半固態電池成本已遠高于商用化的液態電池成本。考慮到電解質材料變化、生產工藝改變、產品質量控制經驗不足導致的工程驗證周期長等多重因素，全固態電池成本會更高。

歐陽明高院士工作站董事長兼總經理華劍鋒在接受鈦媒體采訪時直言:“原材料其實都不貴，但要做成固態電池就貴了，畢竟現在固態電池的產業鏈還未形成規模，沒有批量生產的設備。”

他舉例，比如生產材料的濕度要控制在一個極低的水平，或電解質需要在一種惰性氣體下才能制備，這就要求比較高的成本。孫華軍表示:“隨著固態電池的發展，一些技術相對成熟之后，在產業鏈構建上會有一些變化，比如硅碳在固態電池里面可以有100%應用的機會。”