中国储能网讯：近日，有关固态电池的大消息一个接着一个。

  稳居我国电子产品制造业金字塔顶的富士康刚刚在官微发布消息，将在郑州航空港经济综合实验区重点布局固态电池产业，打造固态电解质、半固态及全固态电芯研发和生产制造项目。

  此前，全球电池巨头宁德时代和新能源汽车“顶流”特斯拉则前后脚爆出固态电池研发突破取得新进展。

  宁德时代获得有关电池测试模具及电池测试装置的固态电池实用新型专利授权。该专利可分为夹持件和压紧件两部分，夹持件可装载固态电池粉体，压紧件可复制夹持件来进行操作。

  特斯拉最新专利信息则公开其采用新材料将电池循环寿命提升了10%。新材料即为富锰正极材料中加入苏打粉（碳酸钠），用掺杂金属离子的方法改善材料结品性和稳定性，减少溶出和析出，降低电压衰减。

  而欧洲老牌车企大众汽车集团也着手扩大布局。

  其旗下电池公司PowerCo和美国初创公司QuantumScape宣布达成协议，将大幅提高合作开发的固态电池产量，目标是将这项技术引入更多车辆。

  根据协议，在QuantumScape的固态电池技术实现一定的进步后，PowerCo将获得基于QuantumScape技术平台大规模生产电池的许可，并支付特许权使用费。PowerCo每年可以使用QuantumScape的技术实现40GWh的产能，并可选择将产量扩展到80GWh。

  以石入水，激起千层浪花。被冠以“下一代电池技术竞争的制高点”之称的固态电池，再一次被推升至动力储能的风口浪尖。

何以成为“未来向”技术

  早有行业声音传来，之所以成为备受推崇的“未来向”技术，固态电池确有明显优势，特别是在锂离子电池能量密度开发已近极致下。

  在传统的液态锂离子电池体系中，正负极所用的材料在很大程度上决定了电池本身的带电量，即能量密度，而电解液与隔膜是作为锂离子的传输媒介存在于电池结构中。

  作为能源储存领域的新型技术，固态电池的正极、负极和电解质均为固态，省略了电解液，电解质盐隔膜与黏接剂聚偏氟乙烯等材料，以金属锂代替负极，如此一来，整个电池的能量密度得到明显提高。

  有公开资料显示，磷酸铁锂电池能量密度通常为100—160Wh/kg，三元锂电池能量密度为150—350Wh/kg，液态电池能量密度接近350Wh/kg，而固态电池能量密度能达到400-900Wh/kg。另有行业人士表示，根据目前的实验结果，固态电池能量密度可以达到传统电池的4-5倍。

  顺应电池小型化、轻量化趋势，固态电解质因本身即可传导锂离子，起到了隔膜和电解液的作用，因而大大降低了固态电池的厚度。而在传统锂离子电池中，这两者加起来占据电池近40%的体积和25%的质量。

  实现了轻薄化处理的固态电池，柔性程度也明显提高。据悉，通过使用适当的封装材料，固态电池可以经受几百甚至几千次的弯曲，还保证性能几乎不衰减。

  相比传统锂离子电池，液态电解质易燃易挥发以及锂枝晶现象，导致电池一旦受到冲击或短路，或有失控爆炸的风险，而使用固态电解质的固态电池则没有这种后顾之忧。

  种种“与众不同”的特性和结构，让固态电池在安全性、稳定性、长寿命、快充速度，宽温域和高环境适应性等方面，相较于传统锂离子电池优势明显，能够更好地支撑各类能源存储技术在全气候、全场景、高安全使用的需求。

  “全固态电池是公认的下一代电池的首选方案之一，也将成为下一代电池技术竞争的关键制高点。”中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高此前在公开场合不止一次发表过类似观点。

竞速战打响

  从电池技术的竞争来看，毫无疑问，中国锂电产业在现有的磷酸铁锂电池和三元电池技术路线上已经在全球掌握赢面。但，锂电竞争格局并非一成不变。

  每一轮新的技术爆发和产业周期调整都会带来新的电池巨头崛起。固态电池作为下一代电池技术路线，目前已成为海外企业迅速调转攻坚、实现突破的风口和方向。

  反应最快的是日本。以丰田为代表的日本企业早早下场布局。

  2008年，丰田、日产等企业已开始研发以硫化物为电解质的全固态电池。

  2023年6月，丰田宣称“全固体电池”研制成功，仅充电10分钟，续航就能达到1200公里；同年10月，其高调宣布，争取在2027年至2028年实现全固态电池进入实用化阶段。

  据《日本经济新闻》与专利调查公司Patent Result的联合调查显示，在自2000年至2022年3月的专利申请总数中，排名前五的企业中有4家来自日本，其中丰田凭借1331件的总数跻身榜首，而排在出第二位的松下控股，则获得445件专利技术。

  今年4月，日产公开其约1万平方米空间的全固态电池试生产线的预定设置场所，并计划于2025年3月开始生产全固态电池，目标2028年度量产。

  在2022版《蓄电池产业战略》中，日本明确提出要率先实现全固态电池等下一代电池技术的商用，到2030年左右实现全固态锂电池的正式商业化应用。

  韩国紧随其后。

  三星SDI开发全固态电池的历程最早可追溯到10多年前，今年3月，其发布全固态电池量产规划，预计2027年量产。

  韩国电池三巨头的另外两家企业LG能源解决方案和SK On也在持续布局，前者预计于2026年推出聚合物全固态电池，并设定了2030年实现硫化物全固态电池商业化的目标；后者预计2025年在大田电池研究所建造全固态电池试验生产线，但暂时没有量产时间表。

  根据韩国发布的《2030 二次电池产业发展战略》和《二次电池产业创新战略》，该国将在 2026 年实现车端固态电池商业目标。

  与日本车企在固态电池上的自主研发相比，欧美老牌汽车商家更多依赖Solid Power、Quantum Scape、Factorial Energy、lonic Materials等新技术企业。

  比如本文开篇提及的大众对QuantumScape的投资。此外，宝马和福特投资了Solid Power；奔驰则投资了Factorial Energy，双方就共同开发固态电池达成合作。

  在美国于2021 年发布《锂电池 2021-2030 年国家蓝图》中，已明确提出2030年实现固态电池规模化生产的目标，而欧盟在2023年发布《欧洲电池研发创新路线图》和第三版《电池 2030+路线图》中，也提及了相关预期。

  全球范围内，中国是新能源汽车和储能领域规模最为可观的重要市场之一。除了已占据主导优势的液态锂离子电池领域，中国本土企业在固态电池赛道上，也走上了前沿阵地。

  比如宁德时代采用硫化物固态电解质的固态电池，正极高镍三元的克容量发挥可以达到230mAh/g，实现5mAh/cm²超高面容量；预计到2027年实现全固态电池小批量生产。

  比如国轩高科全固态电池金石电池，能量密度可达350Wh/kg，预计2027年实现全固态电池小批量上车实验，2030年实现量产。

  再比如欣旺达第一代能量密度400Wh/kg的全固态电池产品已实现小试，更高能量密度的第二代全固态电池正在加紧开发中；计划2026年具备量产能力。

  电池企业外，中国整车企业也在推进相关研究。以广汽集团、上汽集团为例，两家企业均推出了密度超过400Wh/kg的全固态电池，且均计划于2026年实现量产。

  此外，中国科学院、清华大学等科研机构也在积极推进固态电池研究。不久前中国科学院青岛生物能源与制程研究所先进储能材料与技术研究小组在硫化物电解质研究上取得新进展，在硫化物软包电池叠片技术上取得关键性突破，并计划在2026年实现硫化物全固态电池批次的量产。

  今年5月，《中国日报》曾报道，我国或投入约60亿元，鼓励有条件的企业对全固态电池相关技术开展研发。而此举，实乃行业内项目由政府相关部委牵头实施的首例，重视程度可见一斑。

  据CESA储能应用分会产业数据库不完全统计，今年上半年，我国固态电池新增扩产项目共计22个，总规划产能超130GWh。

  一场围绕固态电池的全球竞速战已经打响。就目前来看，全球范围内，固态电池的量产时间集中在2026-2030年之间，但这多数只是理论推演下的预设。而从量产再到真正的规模化应用，理想真的可以实现吗？

理想照进现实的距离

  理想照进现实的距离，最终还是由技术决定的。

  事实上，从理论的提出时间来看，固态电池并不是一个新的概念，但多年来尚无法实现产业化发展，主要还是无法突破材料技术、制备技术的瓶颈。

  马斯克就曾公开发表观点，认为电池续航突破1000公里较为困难，固态电池也是如此。

  就固态电池而言，受制于电解液与电极之间的传导材质是固态到固态，难以像固态到液态之间形成紧密充分的接触，因而不利于锂离子在正负极间的传输，影响了电池性能。

  而目前解决这一问题的方式，是通过在固态电池内部添加部分电解液，改善界面接触电阻，也就是所谓的半固态电池。据悉，国内已有不少企业在研发半固态电池。采用退而求其次的逐步转化策略，即电解液含量逐步下降，最终实现全固态电解质。

  但这个做法，在行业内颇具争议。

  据某车企的动力电池实验室透露：5%的电解液含量实际对于半固态电解质的界面问题改善极为有限，电池的循环寿命与倍率性能依旧有很大问题。

  甚至有说法称，半固态与固态两个技术路线没有关系；在生产与技术方面，也没有任何的继承性。

  此外，由于对传统锂电池设备和工艺的革新需求，量产初期的高成本也是固态电池企业当下无法规避的问题。

  再有，从时间周期来看，固态电池从实验室到最终的量产还需要不短的时间。正如液态锂电池，自上世纪70年代，相关的理念和实验认证就已齐头并进地推进，但真正大规模的使用，已经是20世纪末。

  尽管宁德时代始终走在固态电池赛道的前端，不过电池“老将”曾毓群近期也曾指出，固态电池距离商业化还需数年时间，当前仍存在诸多挑战。

  “固态电池可能是未来电池技术的发展方向之一，但也许不是最好的。”某新能源企业技术人员表示，“包括燃料电池、超级电容器、铝空气电池、镁电池在理念上都有较大的发展空间，而最终，要看哪种路线发展更快、更接地气。”而所谓接地气，就是要在商业化的规模和成本方面找寻到完美的平衡点。

  对于尚处于试产或摸索阶段的固态电池产业而言，怎样更好？亦或是否更好？一切都有待时间和实践的验证。

中国化学与物理电源行业协会储能应用分会活动安排：

1、 碳中和能源院士高峰论坛暨第四届中国国际新型储能技术及工程应用大会与新型储能技术青年科学家论坛

日期：2024年8月24-26日

地点：深圳鹏瑞莱佛士酒店

参会代表：2000+

演讲嘉宾：120+

议题分享：120+

2、 第十五届中国国际储能大会暨展览会

日期：2025年3月23-26日

地点：杭州国际博览中心

展览面积：8万平方米

展商数量：800+

观众数量：10万+专业观众