从实验室“走向”生产线 固态电池研发量产提速

　　本报记者 尹丽梅 张硕 北京报道

　　固态电池的消息每一次迎来“更新”都会在行业内掀起波澜，这一次也不例外。

　　近日，丰田汽车固态电池生产计划已获得日本政府正式批准，并将于2026年正式启动固态电池的生产，其规划是在2030年后实现年产量9GWh的目标。几乎在同一时间，梅赛德斯-奔驰宣布，与美国电池初创公司Factorial Energy合作开发的新型全固态电池技术取得突破，有望将电动汽车的续航里程提高80%，预计将在2030年前实现量产。

　　固态电池被行业视为最具潜力的“下一代动力电池”。行业内普遍认为，现有液态锂电池能量密度已接近技术极限，难以在不增加体积和重量的前提下大幅提高能量密度。与目前行业广泛应用的锂电子电池相比，最大的不同在于用固态电解质代替电解液，在安全性、能量密度、循环寿命、充电速度等方面优势明显。并且，固态电池在低温环境下表现更为出色，不易出现电池性能大幅下降的问题。

　　“在构成锂离子电池的所有材料中，只有电解液是易燃易爆的。很多锂离子电池的燃油、爆炸事故，也都是由于电解液出现了问题。固态电池不再使用电解液，使其提高了安全系数。”真锂研究创始人、总裁墨柯在接受《中国经营报》记者采访时表示，作为动力电池的一场颠覆性革命，固态电池是行业内十分确定的技术发展方向。

　　从产业化进度来看，目前国内主流电池企业发布的全固态电池产品披露的量产时间基本都在2026—2030年。业内已经“迫不及待”，2024年以来，国内外多家企业“更新”其固态电池批量量产的时间表。

　　值得关注的是，记者在采访中了解到，固态电池制造成本高、技术难度大，短期内难以完全取代液态锂电池，目前许多公司的固态电池仍然处在研发和试验阶段。

　　量产“上车”时间表不断刷新

　　在动力电池领域，固态电池总是能拨动企业的“敏感神经”。这是因为目前各个企业在固态电池方面基本上还处在同一起跑线上，而若某家企业一旦掌握先机，将颠覆市场格局。

　　丰田汽车是最早开始研究固态电池的汽车制造商之一，也是全球拥有固态电池专利最多的企业。近期，丰田汽车给出了将于2026年启动生产固态电池的消息。据悉，丰田汽车将在2027—2028年推出搭载全固态电池的纯电动汽车，随后实现每年数万辆规模的量产。

　　同为日系车企，日产汽车则计划在2028年度向市场投放全固态电池EV。本田计划将全固态电池搭载到2025年下半年上市的纯电动汽车上。

　　丰田以及其他日本企业一度全力押注固态电池，希望借助技术路线转换赶超中国和韩国企业在液态电池领域的优势。

　　梅赛德斯-奔驰与美国初创电池公司Factorial Energy共同开发的新型固态电池被命名为“Solstice”。相比液体锂电池，Solstice可以使电池重量减少约40%，并且在同等体积下能让电动汽车的续航里程提升80%，使其续航里程突破1000公里。目前这款电池正处于测试阶段。

　　国内相关企业也正在争分夺秒，试图加快固态电池的研发量产速度。

　　今年4月，广汽集团总经理冯兴亚宣布，广汽集团全固态电池计划于2026年上车，将首次搭载于昊铂车型。7月，上汽集团新任总裁贾健旭透露，上汽集团全固态电池已经开启了500天投产计划，进入投产倒计时。据悉，今年上汽集团的聚合物固态电池已在上汽集团旗下智己汽车上率先使用，明年将考虑将其搭载到MG相关车型上。宁德时代、中国一汽、长安汽车、比亚迪等多家企业则将固态电池小批量上车时间表设定为2027年。

　　固态电池，特别是全固态电池的量产，事关科技主导权之争。

　　值得关注的是，与国外企业发力全固电池不同，国内企业聚焦的主要是被称为过渡技术的半固态电池。半固态电池在短期内能够实现市场化，全固态电池则面临更大的技术挑战，从研发到商业化普及还有较长时间，但全固态电池被视作动力电池的“终极形态”。我国要防范全国固态电池带来的颠覆性风险。

　　“固态电池急不得，要一步一步来。”在近期举行的2024世界动力电池大会上，中国科学院院士、中国全固态电池产学研协同创新平台理事长欧阳明高表示，“大家觉得国外布局的进度很快，我们追不上，其实也没有那么着急。电池技术不是一天就可以被颠覆的，发展固态电池更是欲速则不达，解决问题需要循序渐进。我们首先应重点解决固态电解质的问题，然后解决负极的问题，再解决正极的问题。最开始固态电池的能量密度可能没有想象中高，但是可以聚焦在提高电池安全性、简化热管理上，我们的最终目标是要在2030年实现固态电池的大规模产业化。”

　　中信证券在最新发布的研报中指出，自2024年以来，我国固态电池行业出现半固态量产车型上市、半固态电池装车渗透率达1%等边际变化，产业化信号已至。纵观全球，当前日本全固态电池研发较为领先，但我国具备技术路线低风险、“小步快跑”节奏好、产业化条件充沛等优势，有望在半固态及全固态电池产业化下半场胜出。

　　尚需跨越技术、成本门槛

　　固态电池目前尚未走至量产上车的关键节点。

　　“如果用数字1到9表示固态电池的技术和制造成熟度的话，1是指刚开始涉及这一领域，9是指技术成熟可以投入大规模生产。当前行业最高水平只到了4左右，只是做出了一些器件样品，进行一些实验验证。”近期，在近期举行的2024世界动力电池大会上，宁德时代董事长曾毓群表示，宁德时代在全固态电池上，已经投入了7—8年的时间进行研究。研发全固态电池的关键，在于材料和化学体系的研究，而其中最为棘手的问题便是“固-固界面”问题，涉及材料科学、化学工程、物理学等多个学科交叉融合。

　　记者在采访中了解到，所谓“固-固界面”问题即固体电解质与电极材料之间的界面接触和化学稳定性问题。

　　具体来看，“固-固界面”问题目前主要包括以下几个方面。其一，在固态电池中，固体电解质与电极之间难以实现完全的紧密接触，导致界面电阻升高，限制了离子在界面之间的有效传输。这导致电池性能下降，特别是在充放电过程中，电池的功率密度和能量密度会受到影响。其二，固体电解质与电极材料之间在电池工作过程中会发生化学反应，导致界面处形成副产物。这些副产物可能阻碍锂离子的流动，增加界面阻抗，并降低电池的循环寿命。

　　与此同时，在充放电过程中，电极材料(尤其是锂金属负极)会发生显著的体积膨胀和收缩。这种体积变化会破坏固体电解质与电极之间的接触，导致电池性能下降甚至出现短路风险。

　　生产成本高是固态电池落地面临的另一大难题。目前，全固态电池的制造成本是锂离子电池的4—25倍。

　　墨柯在接受记者采访时表示，目前考虑固态电池的成本问题还为时尚早，对于任何一个新技术而言，成本并不是在发展早期就应该考虑的问题，首先需要把产品先做出来，在这之后再考虑降成本的问题。在早期，液态锂电池的成本也非常高。对于固态电池的发展而言，技术的沉淀和积累非常关键。

　　虽然在多个维度面临较大挑战，但从长期来看，行业内普遍认为固态电池市场广阔。研究机构EVTank在一份白皮书中指出，基于对固态电池技术路线和降本路径的研判，预计到2030年，全球固态电池的出货量将达到614.1GWh，在整体锂电池中的渗透率预计在10%左右，其市场规模将超过2500亿元，主要为半固态电池。