固态电池研发之难 连宁王都连声叫苦

固态电池正逐渐站上风口。

据中国日报报道，中国或将投入约 60 亿元用于全固态电池研发，包括宁德时代、比亚迪、一汽、上汽、卫蓝新能源和吉利共六家企业或获得政府基础研发支持。

国家队下场支持进一步助推了固态电池的热度。近年来，随着海内外多家企业接连给出固态电池的量产时间点，业内对固态电池走向落地应用的期望值有所提升，二级市场也纷纷作出反应，与固态电池相关的概念股今年接连涨停。

为何行业与资本市场对此纷纷看好这项技术？作为动力电池的新形态，其是否会替代目前主流的三元锂电池和磷酸铁锂电池？

动力电池的“终极路线”

所谓固态电池，简单理解即一种使用固体电极和固体电解质的电池。

现有的动力锂电池材料体系包含碳/硅负极、多孔隔膜以及液体电解质，通过锂离子的移动而产生电流。而全固态电池是一个完全致密的状态，采用固态电解质和固态隔膜，碳/硅负极改为金属锂负极，充电时，锂金属会沉积在负极上，在放电的过程中溶解。

基于这种材料体系的转变，固态电池有着液态电池无法企及的优势。例如，固态电池更为稳定，不易泄漏、不易燃烧，大大降低了电池起火爆炸的风险，安全性更高。

另外，由于能量密度更高，可达到 400Wh/kg 以上（作为对比，磷酸铁锂电池的能量密度一般在 100Wh/kg~180Wh/kg，三元锂电池的能量密度通常在 150Wh/kg~250Wh/kg），其在性能表现上也优于液态电池，充电速度更快（最高可超过 10C）、续航里程更长。

同时，全固态电池的电解质在 -30°C 和 100°C 的范围内都不会凝固，不会气化，这意味着冬天在寒冷地区不用担心续航问题，也不需要很复杂的热管理。

这也就不难理解为何固态电池备受业界推崇，成为海内外车企争相布局的领域。

从全球厂商的研发路径来看，固态电池主要有聚合物、氧化物和硫化物三种研发路线。不过，目前尚未有任何一种技术路径为绝对性方向，而是都处在探索阶段。

“无论是聚合物、氧化物还是硫化物，目前很难有一种电池的所有性能都比别的电池有优势，而是各有优缺点。”广汽研发人员告诉虎嗅汽车。

在广汽看来，未来固态电池的终极形态会是多元的复合体系，于是广汽全固态电池基于两条路线并行推进开发——一个是以硫化物为主的复合体系，另一个是聚合物为主的复合体系。

宁德时代同样认为没有一种固态电解质是十全十美的，其更为看好硫化物技术路线，认为其能够更快走向量产。同样在硫化物全固态电池领域布局的还有丰田，但双方在硫化物空气稳定性和制造工艺上采用了不同的策略。

全球各家厂商都希望攻克全固态电池，但目前尚未有真正实现量产攻坚的玩家。

需要指出的是，虽然近年来行业内有部分车企宣称用上了固态电池，但实际上是半固态电池，而非并非真正的固态电池形态。

“根据行业内规则，一般是按液态电解质占电芯的比重来分：液态（25wt%）、半固态（5—10wt%）、准固态（0—5wt%）和全固态（0wt%）。”广汽研发人员告诉虎嗅汽车，“不管是液态电池还是半固态电池，只要电池内部存在电解液，一旦破损泄漏都会有短路起火的风险，与当前常规液态锂离子电池并无本质差异。”

固态电池，可望不可及

固态电池百般好，但无奈这是块“饼”。

较早一批从事固态电池研发的厂商已经在这条赛道上走了十多年，丰田从 2012 年开始布局研发，宁德时代也差不多在这一时期启动研究，但都没能将固态电池推到量产阶段。

从国内外车企透露的量产时间点来看，固态电池的产业化时间大概在2027-2030 年。需要厘清的是，“上车不等于大规模量产”，推出产品形态到大规模量产落地之间还存在多方面的技术攻坚。

“五年后肯定会有固态电池的车出来，再过三五年会大面积铺开。”吉利研究院专家告诉虎嗅汽车，但考虑到目前各家车企对固态电池的重视程度以及技术快速推进，量产时间可能提前。

固态电池研发之难，连宁王都连声叫苦。曾毓群曾在公开场合表示，“宁德时代已经在这方面投资了 10 年，固态电池只有在使用新型化学材料、负极电极使用纯锂金属的情况下才会有很大优势，要将这种电池推向市场还有很多困难。”

首先是电解质材料选择上，以相对主流的硫化物固态电解质需要的硫化锂为例，后者化学性质不稳定，与空气、水反应都会生成有毒化合物，生产环境控制要求严苛，量产困难，由于与目前的电池材料体系差别巨大，固态电池缺乏成熟的材料供应商。

在正负极材料上，由于硅/碳负极体积易膨胀大不适用于固态电池，固态电池的正负极材料通常会选择一些能提高能量密度的金属，而锂金属负极现在还不成熟。

在界面工程与稳定性上，固态电池中的电解质与正负极之间的界面问题也是一大挑战。由于采用固体电极和固体电解质，其有效接触能力较弱，会造成影响电池性能的界面阻抗。另外，由于固体电解质导电率差、采用锂金属易发生枝晶生长存在安全风险等问题，这些亟待攻关的技术难点。

再者，对于量产和普及来说，全固态电池还面临着成本的问题，包括材料成本和制造成本。据中邮证券测算，目前固态电池较液态电池成本高出 30% 以上。

材料层面，固态电解质目前仍难以做到轻薄化，用到的部分稀有金属原材料价格较高，叠加为高能量密度使用的高活性正负极材料尚未成熟，固态电解质和正负极成本都不低。在生产层面，固态电池的生产工艺相对复杂，成本也较高。

可以预见，全固态电池短期内难以实现大规模的商业化。

从理论层面来看，固态电池比液态电池有着多方面的优势，但这项被称为“动力电池领域的珠穆朗玛峰”的技术还仅是将来时形态，即使在三五年内能够有技术突破，但要形成替代，还需突破成本关口。

从产业态度来看，未来 10 年无疑是全固态电池研发的关键机遇期。但对于一项新兴技术，更重要的是聚焦于技术层面的攻坚，而不是虚炒营销概念，将其作为宣传和推起资本热度的手段。