TechWeb 文/卞海川

動力電池作為當下新能源汽車，尤其是純電汽車，一直是影響汽車續(xù)航及安全性的重要因素，也是眾多汽車廠商競爭的焦點之一。此前，智己汽車宣布，其上市的智己L6將率先搭載行業(yè)首個量產上車的“超快充固態(tài)電池”，引領新能源汽車進入“固態(tài)電池時代”。此舉一出，立刻在業(yè)內引起了激烈的爭論。

何為固態(tài)電池？

所謂固態(tài)電池，顧名思義，是和液態(tài)電池相對應的，一種使用固態(tài)電極和固態(tài)電解質的電池。目前市面上主要的鋰離子電池內置是含有液態(tài)電解質的。傳統(tǒng)液態(tài)電池由正極、負極、電解液、隔膜四大部分組成。固態(tài)電池用固態(tài)電解質替換傳統(tǒng)液態(tài)電解液和隔膜。

20 世紀 70 年代Whittingham 首次提出并開始研究鋰離子電池，隨后索尼公司發(fā)明了商業(yè)化的液態(tài)鋰電池。經過一段時間的發(fā)展，憑借能量密度高、充電速度快、壽命高、無污染等優(yōu)勢特點，液態(tài)鋰電池逐漸成為了行業(yè)主流。

但與此同時，液態(tài)電池仍然存在著一些問題制約其未來的發(fā)展與應用。

首先就是安全性問題。鋰離子在正負極間脫嵌以實現鋰電池的充放電。但當出現一些異常情況使得鋰離子無法正常脫嵌時，就可能形成鋰枝晶。鋰枝晶的堆疊，會有刺穿隔膜的風險，形成正負極短路，引發(fā)火災。

其次是能量密度極限的問題。目前液態(tài)鋰電池的能量密度天花板是 300Wh/kg，受限于技術極限，新能源車續(xù)航公里數會在鋰電池技術路徑上達到極致。

固態(tài)電池的出現，可以克服鋰電池的缺點，在安全和能量密度方面實現進一步突破。

固態(tài)電池與傳統(tǒng)鋰電池相比最大的區(qū)別在于利用固態(tài)電解質體系代替了目前的隔膜電解液體系，其優(yōu)點在于安全性高，無自燃、爆炸風險，同時能量密度顯著高于傳統(tǒng)鋰電池。

新材料體系的更新，讓固態(tài)電池擁有更高的能量密度，可達到 700Wh/kg 以上。

而按照上述標準衡量，智己L6裝車的所謂固態(tài)電池，本質上屬于半固態(tài)電池，這點后來智己也予以了確認，至于半固態(tài)電池屬不屬于固態(tài)電池，就是仁者見仁智者見智了。

固態(tài)電池真正上車普及還有距離

固態(tài)電池技術的優(yōu)勢明顯，也讓各國推出相關政策和計劃，明確固態(tài)電池主要發(fā)展目標。

比如，我國《節(jié)能與新能源汽車技術路線圖》指出，到 2025/2030 年，我國動力電池單體能量密度需要分別達到 400Wh/kg 和 500Wh/kg。

日本方面，到 2030 年，實現電池包能量密度 500Wh/kg，成本實現 10000 日元/kWh 以下，循環(huán)次數 1000-1500 次。

德國方面，到 2030 年，動力電池能量密度實現 400Wh/kg，成本75 歐元/kWh，循環(huán)次數 2000 次。

從半固態(tài)電池量產裝車的時間早晚看，智己汽車并非行業(yè)內的第一家。早在2023年6月，搭載贛鋒鋰業(yè)第一代固態(tài)電池的賽力斯SERES5，實現首批交付；2023年12月，搭載衛(wèi)藍新能源150KWh半固態(tài)電池的蔚來ET7進行了續(xù)航測試，行駛里程1044公里。

另據研究機構GGII預測，2024年將是固態(tài)電池產業(yè)發(fā)展的一個重要節(jié)點，年內有望實現（半）固態(tài)電池的大規(guī)模裝載應用，預計全年裝機總量將歷史性地突破5GWh大關。假設每臺車使用150 kWh的半固態(tài)電池包，那么5GWh也僅夠裝車3萬臺。

其實當我們看了研究機構對于所謂半固態(tài)電車裝車的數量就可以看出，要實現真正的全固態(tài)電車裝車，確實還有相當的距離，主要原因在于固態(tài)電解質電導率比電解液低10倍以上，快充性能不佳，以及制備工藝復雜、成本較高。

對此，寧德時代董事長曾毓群近期公開表示，目前固態(tài)電池有三條路線，所謂的氧化物路線、硫化物路線、聚合物路線，大家都在研究。但固態(tài)電池的量產非常困難，尤其是在金屬負極方面。

而在今年4月底重慶舉辦的第十六屆國際電池技術交流會中，全球新能源電池龍頭寧德時代首席科學家吳凱更是提出了固態(tài)電池發(fā)展和普及中包括固界面、鋰金屬負極的應用、針對最有希望的硫化物電解質路線和全固態(tài)電池的生產所遇到的挑戰(zhàn)。

這里以全固態(tài)電池的生產為例，極片制造工藝不成熟，濕法工藝的核心是粘接劑與溶劑選取，如果溶劑與電解質化學不兼容，可能降低電解質的離子電導率。干法工藝存在膜片分散性、均勻性挑戰(zhàn)。在電芯致密化成型過程中，電芯內部存在孔隙缺陷，致密度低會降低固態(tài)電池性能發(fā)揮，極片邊緣受壓導致搭接短路等問題也需要解決。

正是基于上述的挑戰(zhàn)，從全球車企和電池大佬的時間表看，豐田計劃2027年實現全固態(tài)電池裝車；韓國SKOn正在開發(fā)高分子氧化物復合和硫化物兩種固態(tài)電池，目標是到2026年生產出原型產品，2028年實現商業(yè)化；三星SDI正在開發(fā)一種沒有負極的固態(tài)電池，預計將于2027年量產。

至于國內，4月底在重慶舉辦的第十六屆國際電池技術交流會中，全球新能源電池龍頭寧德時代首席科學家吳凱在《車用全固態(tài)電池研發(fā)及產業(yè)化進展》演講中表示，全固態(tài)電池的成熟度指標，若用1-9數字表示，寧德時代目前的成熟度在4的水平，目標到2027年到7-8的水平。

由此看，全球車企和電池大佬基本都將固態(tài)電池裝車的時間鎖定在了2027-2030年之間，也就是說3到6年之后，至于何時大規(guī)模裝車成為主流，有業(yè)內預計需要10-20年的時間。

寫在最后 

所以在我們看來，即便固態(tài)電池是趨勢，但從現在到未來的相當時間內，液態(tài)電池依然會是主流，充其量是液態(tài)與固態(tài)電池的并存，這輪文字營銷的策略雖然給二級市場帶來了非?；鸨摹皾q?！?，但我們必須承認，距離真正的固態(tài)電池落地依然很遠。

對于業(yè)內來說，除了持續(xù)開發(fā)固態(tài)電池外，對于液態(tài)電池的創(chuàng)新和挖潛也不容忽視，同時著眼于汽車其他新能源的開發(fā)（例如氫等）也不失為一種選擇。（御風）

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