文 | 電動公會 東關大先生

固態電池的“風口”要來了？

近日，一家新晉固態電池企業——重慶太藍新能源有限公司宣布完成數億元A++輪融資，這已經是太藍新能源3個月內的第二筆融資了。

無獨有偶，另一家固態電池廠商輝能科技也在近日獲得了融資，投資方來自國新科創，總金額達數千萬美元。

除此之外，今年以來，衛藍新能源、Solitor、高能時代、Factorial Energy、恩力動力、SES等國內外多家固態電池產業鏈企業也接連獲得資本青睞。投資方包括華為、小米、寧德時代、欣旺達、梅賽德斯-奔馳、本田汽車、吉利控股、上汽集團、通用汽車、現代汽車、起亞等，陣容相當豪華。

很顯然，固態電池已經成為各大汽車廠商爭奪未來純電動車話語權的核心技術。

01 為什么受寵？

固態電池雖然正逐漸站上風口，但由于其商業化在短期內難以實現，導致各方對這一技術路線仍存較大爭議。

固態電池好在哪？

第一、固態電池使用固體電解質替代了傳統鋰電池的電解液和隔膜。與傳統鋰電池相比，固態電池更安全、能量密度也更高、循環性能更強。

第二、固態電池技術被認為將大幅縮減電動汽車的成本，有研究機構認為，量產固態電池的成本僅為目前鋰離子電池的40%。

基于以上兩點優勢，在下一代汽車動力電池的自主研發技術中，讓固態電池成為了風向標。

盡管前景可期，但由于技術和工藝上的種種問題，發展固態電池的道路并非一帆風順。

首先，高效的電解質材料體系缺乏。

作為固態電池的核心材料，目前在固體鋰離子導體的單一指標上已有所突破，但綜合性能尚不能滿足大規模儲能需求。現今固態電池采用的固態電解質普遍存在性能短板，距離高性能鋰離子電池系統的要求仍有不小的差距。

其次，固態電解質和電極的界面處理也是固態電池目前面臨的一大難題。

在固體電解質中鋰離子傳輸阻抗很大，與電極接觸的剛性界面接觸面積小，在充放電過程中電解質體積的變化容易破壞界面的穩定。

此外，在固態鋰電池中，除了電解質和電極之間的界面，電極內部還存在復雜的多級界面，電化學以及形變等因素都會導致接觸失效影響電池性能。

第三，長期使用時穩定性不理想也是長壽命儲能固態電池發展的瓶頸。

固態電池在服役過程中結構與界面會隨時間發生退化，但退化對電池綜合性能的影響機制尚不明確，難以實現長效應用。而構建高性能固態電池需要從兩方面入手，一是構建高性能的固態電解質，二是提高界面的相容性和穩定性。

針對固態電池，我們要從最基礎的材料、界面、單體，一直到最終的系統模塊進行研究，只有從根本上解決了關鍵材料和界面問題，才能開展系統的工藝研究，從而滿足單電池的性能要求。

02 百家爭鳴

面對發展過程中接連不斷的挑戰，各種新技術“百家爭鳴”，一些固態電池技術也有了最新突破。

比如前兩年，在固體電解質材料上，業內發現基于石榴石結構的鋰鑭鋯氧（LLZO）固體電解質體系的固態電池具有優異的循環性能和倍率性能，它也因此成為一大技術熱點。

LLZO是一種性能優異的填料，能夠提高聚合物基復合固態電解質的性能，基于LLZO的固態電池循環1000次后容量仍能保持81%。

去年，由沙特支持的印度研究者Saturnos也計劃公布其增強蝕變鋁離子（Enhanced Altered Aluminum Ion，簡稱Ea2I）電池化學成分的獨立測試。

據悉，該電池不使用鈷或鎳，不存在鋰離子的枝晶和熱失控火災問題。相反，Ea2I 系統的陰極使用了高能、改變和無序的巖鹽結構。

一組15kW的固態鋁離子電池重達565公斤，支持1200公里的電動汽車續航里程，并能持續至少20000次充放電循環，在汽車使用中可提供長達15年的穩定壽命

Saturnos表示，預計在2022年推出固態可充電鋁電池。投產后，它將成為世界上第一款商用鋁離子固態電池。

英國薩里大學（University of Surrey）研究人員也在近日成功開發出一款新型高密度固態鋰離子電池，該研究團隊將氙離子注入陶瓷氧化物材料中，以制造固態電解質。

研究小組發現，他們的方法創造出一種電池電解質，且與未注入陶瓷氧化物材料的電池相比，其壽命提高了30倍，這款電池不久將會應用到汽車上。

總的來說，對于固態電池的研究，目前已經從學術層面逐漸走向實踐。

豐田歐洲研發負責人杰拉爾德·基爾曼也曾公開表示，豐田已經制造出配備固態電池技術功能的測試原型車，目前正在進行耐用性為主導的開發過程，將在2025年正式投入使用。

梅賽德斯-奔馳近期也宣布將投資數千萬美元加速固態電池的發展，奔馳官方稱，最早在今年進行測試原型電池，五年內將固態電池技術集成到汽車上。

固態電池技術的前景正在吸引更多汽車制造商入局，他們都被電池的高能量密度和高安全性所吸引。

梅賽德斯汽車首席運營官Markus Schfer稱，通過選擇固體電解質而不是液體電解質，電池可以提供更長的續航里程和更短的充電時間，這項技術對于電動汽車發展的重要性是顯而易見的。

03 何時產業化？

固態電池的技術優勢很明顯，但在產業化方面，因為一些關鍵技術涉及到各個企業核心技術而無法獲取，導致基于工程化應用方面的技術還需要進一步探究。

過去幾年，全球汽車巨頭產業都在投資研發這一領域，全球汽車產業的加入導致這一市場的“僧多肉少”，做科研和做技術的企業就那么多，誰能先拿下就是誰的。

此前，中國科學院院士、中國電動汽車百人會副理事長歐陽明高在接受媒體采訪時表示，雖然中國目前在汽車動力電池供應上處于絕對龍頭地位，但歐美和日韓企業已經在下一代固態電池領域的研發上處于領先地位。

歐陽明高認為，如果從國家角度來講，目前固態電池技術最好的國家是日本。因為日本在固態電池的研發中制定了非常詳細的國家性計劃，每一步的分工都非常明確。

“而我國現在研發全固態電池還屬于各自為政階段，沒有一個完整的國家計劃來推動，所以相比之下，日本應該要超前我們 5 年。”

從2021年開始，日系三大車企豐田、本田、日產汽車都陸續對外發布2030戰略。這些戰略在表達電動化轉型的決心之外，無一例外地把固態電池的研發作為重點戰略之一，并給出了具體的時間節點。

三家日系車企中，豐田的固態電池進展啟動的時間點更靠前，最先試制。日產和本田則統一在2024年建設試產線，為量產做準備。雖前期步調有些許差異，但三家均將批量生產時間設在2030年前。

最多五年的時間，三家車企都需要完成全固態電池的試產、量產到上車應用，節奏十分緊湊。對比液態鋰電池的依賴外部供應商模式，日系車企對固態電池自造的迫切可見一斑。

那我們的路該怎么走？

按照上海大學新能源產業創新研究中心研究員羅向群的觀點，企業可以分為三類路線：

第一種是半固態電池路線者，其實多半是從全固態路線轉為半固態路線，并且在可見的將來基本上專注于半固態電池，比如衛藍新能源、SES、浙江鋒鋰等。

目前看，半固態電池量產裝車的時間點已經到來。今年3月，衛藍新能源首席科學家、創始人李泓透露，衛藍新能源開發了混合固液電解質動力電池，并將在蔚來ET7車型上量產應用，單次充電1000km，電池包電量達到150kWh，單體能量密度達到360Wh/kg。

半固態電池量產上車，是一個很重要的時間節點。不過，半固態電池量產初期，價格不會便宜，有多少消費者愿意為此買單還是一個未知數。

第二種是直接選擇全固態電池路線，如比亞迪已公布了固態電池相關產品計劃，還有的屬于整車企業選擇全固態產品，如天際汽車與輝能科技簽約固態鋰陶瓷電池電芯技術授權等；

第三種是選擇“兩條腿走路”，例如國軒高科、蜂巢能源等。5月27日，國軒高科在其第十一屆科技大會上發布了一款半固態電池，該款電芯能量密度達到360Wh/kg，將在今年年底量產上車。

而無論哪種路線，現階段我國的固態電池領域最先要解決的問題是如何合理運用資金拿下固態電解質。

做材料這種事不可操之過急，需要靜下心來長期積累，有了夯實基礎才能做到厚積薄發，中國全固態電池技術的落后，并不可怕，可怕的是不去做，況且技術研發不是一個恒定的值，在“你爭我趕”的過程中，我們有望顛覆。

事實上，目前國內市場中，寧德時代和蔚來汽車均在固態電池的研發中已取得階段性進展，另外，在小米、華為、輝能科技、春華資本、丹豐資本等資本的幫助下，國內固態電池領域的投資也取得了較好的成績。

只不過現在的時間節點，磷酸鐵鋰、三元鋰、半固態和固態電池處于一種混合存在的狀態，它們都有著此時此刻自己應該扮演的角色。

雖然現在固態電池還未應用在汽車上，但在消費電子、無人機等終端設備之上，卻已經得到了不少的應用。

歐陽明高預測，固態電池真正在汽車領域大規模商業化應用，大概的時間是在2025~2030年之間。