固态电池：科技创新还是品类创新？

导读

4 月 12 日，2024广汽科技日活动在广州举行，广汽集团宣布初步打通了全固态电池全流程制造工艺，已取得车规级高安全大容量全固态动力电池量产的关键技术突破，具有超高能量密度、超高安全性及大容量全固态电芯三大核心优势，预计于2026年装车搭载于昊铂车型。

4月8日，上汽智己也发布了旗下最新车型智己 L6，宣称这款车在全行业中第一个应用了“准900V 超快充固态电池”，可以实现超过 1000 公里的续航里程。

一时间固态电池成为热点，各路人马都来咨询。笔者并非电化学专家，只是担任过动力电池、电机电控、汽车销售高管又回归产业学院的实践与研究者，就产业研究与行业常识角度回复各项询问，仅供参考。

固态电池名字的来由

电池在学术的名称叫：化学电源，是一种把化学能直接转化为电能的装置。一般由电极、电解质、隔膜及外壳组成。其核心由正极、负极和电解质构成。正极活性物质、负极活性物质分别储存着化学能。在电池工作过程，就是正负极将活性物质储存的化学能转化为电能的电化学反应。

电池命名规则基本上结合正极材料、电解质、负极材料来命名的，比如锂离子电池、三元锂电池、磷酸铁锂电池、钠离子电池、铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池等。

固态电池在没有成为热点之前，电化学无论是学术界还是产业界，提起固态电池，都是指全固态锂电池，是指使用固态电极材料、固体电解质、没有隔膜、不含任何液体的锂电池。也没有人用液态电池、固态电池这样来分类的。

2022年初，笔者接受了一家国家级高新区管委员委托，对即将引进的一家全固态锂电池项目做过可行性研究，目前该项目进展顺利。当时无论学术界、产业界、地方政府招商引资都相互明白是指全固态锂电池。不存在“半固态是不是固态”的科学问题，与“白马是不是马”的哲学问题根本扯不到一起。

目前社会上炒作的固态电池概念，笔者初步可以判断为有人利用电化学命名的模糊地带，创造了固态电池的品类。

其底层逻辑是这样的：已商用化的锂离子电池都有液体电解质，行业龙头企业已经诞生，新兴企业反正也超越不了，干脆就将现有的锂离子电池称为液态电池，重新建一个全新品类叫“固态电池”，来占据消费者心智。同时还创造了半固态、准固态、固态电池、混合固液锂电池等概念。

目前商用锂离子电池存在缺陷，需要全固态锂电池

随着电动汽车与电化学储能的发展，在实际应用中迫切需要具有高安全性、高能量密度与高功率密度的电池。

电动汽车期望动力电池寿命达到10年以上，大规模的电网储能、工商业储能更希望服役寿命长达25年以上，从而降低全生命周期内的购置成本。

目前已经大批量商业应用的三元锂电池、磷酸铁锂电池等都含有液态电解质，在电池内部与正负极材料、隔膜、封装结构件缓慢相互作用与反应，长期作用下，溶剂容易干涸、挥发、泄漏，正负极材料容易被腐蚀，影响电池寿命。

锂离子电池的性能与循环寿命与电池中的杂质含量密切相关。杂质的存在会使得活性物质消耗、电解液慢慢耗尽、电池内阻不断增大，所以电池的生产环境要求特别严苛，但实际情况又很难做到。

近年来，发生的电池自燃等安全事故，都与锂离子电池中使用可燃的液体溶剂有关。虽然采用了阻燃剂、陶瓷隔膜、增加冷却等一系列技术方法，但也只能是在局部出现问题时，阻住蔓延，最大限度控制风险，不能从根本上解决问题。

如果能够使用完全不燃烧的无机固体电解质，就可以从根本上解决锂离子电池安全问题。而且大规模量产后，还可以降低电池整体制造成本、降低制造技术门槛，有利于锂离子电池更大规模的推广使用。所以各国对此都投入了大量的人力物力在这个方向的研究与实践。

全固态锂电池产业化进展

根据所用固态电解质不同，全固态锂电池可分为聚合物体系、硫化物体系、氧化物体系三种。

还可以按照负极材料的不同，分为全固态锂离子电池与全固态锂金属电池。其中全固态锂电池沿用当前锂电池材料体系，使用石墨或硅碳材料作为负极、使用多元、高镍或者富锂材料作为正极，而全固态锂金属电池则以金属锂为负极。

全固态锂电池专利数量，日本拥有最多，全球占比达到 28%。2017年丰田宣布3年后就能商业化量产，然后2019年又宣布2025年才能量产，去年6月又再次把时间推迟2027年。丰田每次都说自己几年后可以量产，连行业龙头丰田都这么难产，我们怎么样呢？

目前全固态锂电池的研发正在中国大地如火如荼地进行着，多个科研机构和企业投入巨大的人力和物力，在材料合成、电池设计、制造工艺等方面取得了一系列进展。

理想的固态电解质应具备高的锂离子传导能力、良好的机械强度以及与电极材料的兼容性。国内一线电解液企业基于对未来发展的考虑，都在研发，而且都有阶段性成果与专利。

目前，国内主要有中科院系的中科深蓝汇泽、卫蓝新能源；清华系的清陶能源；海归派的高能时代；锂电企业宁德时代、比亚迪、蜂巢能源、广汽因湃、力神，均已经能够制备出初步具备实用化特征的全固态锂电池样品，虽然距离大规模商业化应用还有一段路要走，但整体上正在稳步向前推进，比国外先进水平相差不大，而且速度更快。

全固态锂电池的市场前景

随着全球范围内对减少碳排放的共识加深，以及各国政府对于电动车的政策扶持，电动汽车的市场需求正在迅速膨胀。而电动车的性能与续航里程又在很大程度上取决于电池技术，因此全固态锂电池的高能量密度、快速充放电能力及长寿命等特性将极大促进电动汽车的发展。

除了地上跑的电动汽车，航空领域同样对全固态锂电池表现出浓厚的兴趣。在追求更高能效和环保标准的今天，电动飞机，尤其是eVTOL（电动垂直起降飞机）逐渐成为研究的热点。

电池性能是制约eVTOL发展的关键瓶颈。目前的商用锂离子电池电池存在能量密度短板，而eVTOL垂直起飞所需要的动力是地面行驶的10-15倍，这就对全固态锂电池创造了巨大的市场前景。

至于市场规模，根据业内专家的分析预测，未来全固态锂电池的市场规模将达到数千亿甚至上万亿的规模。具体而言，到2030年前后，随着全固态锂电池技术的不断成熟和生产成本的降低，其在电动汽车领域的渗透率将明显增加，届时市场规模有望迎来爆发式增长。而在更远的未来，随着技术的进一步突破和应用的拓展，包括便携式电子设备、储能系统等领域也将逐渐被全固态锂电池所渗透，市场规模将持续扩大。

最后

近日笔者跟刚刚从美国回来的电化学专家交流得知，美国不是不做电动汽车了，而是加紧在干，给足了各项补贴。但是目前能够商用的锂离子电池，无论是产业链，还是人才优势都在中国，所以欧美要放缓节奏，集中资源，争取在全固态锂电池领域有所突破。

我们从事全固态锂电池研发与制造的企业，少争论，尽早将全固态锂电池做出来，真正量产使用才是正道。