固态电池量产竞赛

界面新闻记者 | 庄键

界面新闻编辑 | 张慧

　　“距离商业化还有数年时间。这项技术还不够完善，缺乏耐用性，还存在安全问题。”

　　在3月底接受英国《金融时报》采访时，宁德时代（300750.SZ）董事长曾毓群对固态电池如此表态。

　　去年7月2023年中国汽车论坛上，宁德时代首席科学家吴凯亦是谨慎：以宁德时代的技术水平而言，到2027年实现固态电池量产很有难度。

　　然而，就在今年4月，宁德时代对全固态电池的商业化布局突然高调起来。这家全球动力电池龙头首次公布了全固态电池的研发进展，并计划在2027年实现小批量量产。

　　“宁德时代的前沿技术研发力度一直非常大，在全固态电池方面应不落后于任何国内外的电池企业。”管理咨询公司科尔尼全球合伙人、大中华区汽车及工业品业务负责人王怿恺向界面新闻分析称。

　　宁德时代在新体系电池研发方面拥有近千人研发团队，固态电池研发已有十多年积累。

　　多家动力电池企业也在近期宣布了固态电池的最新进展或计划。

　　5月17日，国轩高科（002074.SZ）首次发布采用全固态电池技术的金石电池，电芯能量密度达350 Wh/kg，计划在2027年小批量装车实验；

　　欣旺达（300207.SZ）则规划在2026年实现全固态电池量产，且能量密度更高。其计划第一代全固态电池能量密度达400 Wh/kg，第二代达500 Wh/kg。

　　但在今年之前，第一梯队电池企业少有对外官宣固态电池规划。

　　新晋电池企业则表现得更为积极，并多选择与汽车厂商结盟，以期抢占先机。例如清陶能源和上汽集团的组合，卫蓝新能源和蔚来汽车的联手。

　　5月24日，上汽集团宣布，拟在2027年推出全固态电池车型。这款电池的供应商正是清陶能源，上汽集团也是该公司的主要投资者之一。双方已在去年成立了合资公司上汽清陶，作为全固态电池产业化的项目主体。

　　今年三季度，上汽清陶的全固态电池量产线就将开工建设，并计划于2026年量产，首阶段电池产品的能量密度将大于400 Wh/kg。

　　2022年，卫蓝新能源官宣与蔚来汽车合作，计划当年底量产混合固液电池。卫蓝新能源目前的规划，是在2027年实现全固态电池小批量上车。

　　成立于2016年的清陶能源背靠清华大学，由中科院院士、清华大学南策文院士团队创办。卫蓝新能源是中科院物理所清洁能源实验室固态电池技术的唯一产业化平台，发起人包括被誉为“中国锂电第一人”的陈立泉，其也是曾毓群的博士生导师。这两家电池企业均已成为固态电池领域的两大独角兽。

　　作为汽车厂商代表方，广汽集团也在今年早些时候表态称，将2026年定为全固态电池量产装车的时间点。

　　随着动力电池龙头企业们走向台前，中国全固态电池量产竞赛正式升级。

　　5月29日，“中国或投入约60亿元用于全固态电池研发”消息不胫而走。包括宁德时代、比亚迪、上汽集团等六家电池和整车企业有望获得政府基础研发支持。若落地，这将是中国政府部门首次对固态电池研发进行大规模资金补贴。

　　一时间，更多中国企业开始下场宣布与固态电池相关事宜。

　　5月29日，恩捷股份（002812.SZ）在投资者互动平台表示，其与北京卫蓝新能源、溧阳天目先导合作成立了江苏三合，主要从事半固态项目的研发和生产；赣锋锂业（002460.SZ）称其第一代固液混合电池已初步实现量产；

　　同日，福田汽车在互动平台表示，其半固态电池目前已在轻卡上进行技术研发及搭载测试，且正在合作研究固态电池在车辆上的应用。

　　中企对这一技术的研发紧迫性，还有来自国外同行的竞争压力。作为一项可能颠覆行业格局的突破性技术，日韩、欧美都将全固态电池视为下一代电池技术竞争的关键，并为此制定了具体规划。

　　日本在2020年发布的路线图中明确，到2030年全固态电池计划实现1000瓦时/升的体积能量密度，这是决定电动汽车续航里程的关键指标。

　　根据丰田去年发布的规划，最早到2027年，这家日本车企就将向市场投放搭载全固态电池的电动汽车。

　　中科院院士欧阳明高今年曾提醒称，日本和欧美在全固态电池方面加大研发力度，意图改变目前在液态锂电池方面落后于中国的局面。

　　与传统的液态锂电池相比，全固态电池放弃了易燃易爆的液态电解质，采用固态电解质材料，被视为电动汽车的“游戏规则改变者”，也被称为锂电终极技术。

　　根据咨询机构SNE的统计，全球前十大动力电池公司都来自于中日韩三国，其中有六家为中国企业，市场份额总计超过六成。

　　近两年来，固态电池的投资项目快速升温。

　　根据界面新闻的不完全统计，自2023年以来，国内半固态和全固态电池项目累计超过11个，总投资额达到664.3亿元。这还不包括中国台湾企业辉能科技计划在法国新建的固态电池工厂，该项目投资额预计超过400亿元。

　　但这些规划项目以新兴企业为主，未见锂电龙头企业身影。

　　在解决安全问题的前提下，搭配更高能量密度的正负极材料，全固态电池的能量密度有望达到500 Wh/kg以上。而液态锂电池的能量密度极限为350 Wh/kg左右。

　　能量密度更高，意味着搭载全固态电池的电动汽车将能拥有超长的续航里程。目前，搭载液态锂电池的电动汽车也可以实现超过1000公里的续航，其方式主要是增加装车的电池数量，而非大幅提高电池能量密度。

　　全固态电池的概念已诞生30余年，但其规模化量产装车始终没有取得实质性突破。

　　因此，对于雄心勃勃攻克电池终极技术的企业而言，所面临的首要挑战，是固态电解质的选择问题。

　　电池改用固态电解质后，由于电极和电解质均为固体，将严重影响锂离子在两者间传输的效率，会产生所谓的固固界面问题。

　　行业内对于固态电解质技术路线的选择尚未统一。氧化物、聚合物与硫化物是目前的主要研发方向，它们有着各自的优缺点，各家电池和整车企业也有着不同偏好。

　　聚合物电解质成熟度较高，加工性好且成本低，但电导率差是其显著缺点，欧洲企业此前多聚焦于这条技术路线。氧化物电解质虽然电导率较高，但规模化制造困难，不少中国企业选择押注这项材料。

　　多家日韩企业选择的是硫化物路线，这种材料电解质电导率高，加工性好，但也存在着遇水会产生有毒气体，生产制备工艺复杂且成本高等缺点。宁德时代近期也表态称，更看好硫化物路线的全固态电池。

　　不过根据欣旺达动力提供的数据，硫化物全固态电池的成本预计为当前液态锂电池的数倍，且未来3-5年有多少降本空间还很不明朗。

　　上汽清陶选择的是聚合物与无机物复合的固态电解质材料。“相比硫化物、氧化物体系，复合电解质材料降低了制造工艺的难度，率先量产可能性更大，其缺点在于快充性能方面不及硫化物技术路线，但与现有液态锂电池的水平类似。”上汽清陶总经理李峥告诉界面新闻。

　　固态电池技术路线和降本空间尚不明确，上汽清陶、卫蓝新能源等新贵们，已率先选择从半固态电池入手。

　　“全固态电池的研发并没有想象中那么美好。从产品到商品，再到成本具有优势，将会是一个漫长的过程。”卫蓝新能源董事长俞会根告诉界面新闻记者。

　　“全固态电池量产的最大风险点在于设备和工艺的稳定性，它将影响到电池产品的合格率和生产效率，从而决定量产项目的经济性。”李峥说，他将半固态电池视为全固态电池产业化过程中的一个必然发展阶段。

　　真锂研究创始人、总裁墨柯看来，目前半固态电池量产装车主要是新晋电池企业主导，主流电池企业大多处于观望状态——液态电池产线调整为半固态电池产线，并进行产能爬坡和良率提升的过程中存在诸多不确定性，而新晋电池企业则没有类似的历史负担。

　　与全固态电池相比，半固态电池仍保留了部分液态电解质，用于解决固固界面问题，目前的加注比例约为10%。在安全性提升的情况下，半固态电池也可以通过采用高镍正极材料和硅碳负极，提升能量密度。

　　根据清陶能源的规划，在量产半固态电池的过程中，可以实现全固态电池工艺成熟化、设备稳定运行，以及关键材料的量产。

　　清陶能源生产第一代半固态电池的产线上，就有诸多全固态相关的设备和技术投入运行，提前进行验证，目的是增加全固态电池量产阶段的成功率。

　　今年4月，上汽集团发布的智己L6车型，就将搭载清陶能源供应的上述半固态电池产品光年电池，电量为133度电，续航里程超过了1000公里。

　　光年电池使用了10%的液态浸润剂，帮助提高固态电解质的锂离子导电性。搭载该款半固态电池的车型正在进行最后阶段的开发测试，有望今年下半年正式上市。

　　卫蓝新能源则在去年就完成了半固态电池量产装车。蔚来汽车ET7款车搭载了其能量密度360 Wh/kg的半固态电池电芯，电池包容量为150度电。

　　俞会根称，蔚来汽车对于该公司在半固态电池领域“从0到1”的过程中起到了关键作用。

　　2021年，两家公司达成半固态电池的开发合作，共同研发一款可实现1000公里续航的动力电池。与此同时，蔚来汽车还成为了卫蓝新能源的投资方之一。在浙江湖州，卫蓝新能源为蔚来汽车供货的半固态电池生产线，投资额就达到数亿元。

　　去年底，蔚来汽车创始人、CEO李斌还特意举行了一场半固态电池续航挑战，搭载该款电池的蔚来纯电动轿车ET7最终行驶了1044公里。

　　此前，孚能科技的半固态电池也已在岚图追光等乘用车型上小批量装车。

　　孚能科技向界面新闻称，市场对于高安全、高能量密度的电池有着迫切需求，半固态电池具有这些性能特点，同时半固态电池生产工艺设备与现有的液态电池基本相似，可以沿用已有的成熟产业链，快速产业化。

　　但在产业化加速的同时，半固态电池的市场前景也并非没有争议。质疑的焦点在于，由于仍有液态电解液成分，半固态电池未能完全解决电池的安全问题，也没有像全固态电池那样根本性地提高能量密度。

　　此外，成本也是面临的重要挑战。蔚来汽车所搭载的150度半固态电池包售价据称达30万元，相当于一辆电动汽车的价格。

　　俞会根向界面新闻澄清称，由于当时的产能和良率有限，卫蓝新能源最初生产电池样包时的价格相对较高，目前量产半固态电池的价格已经大幅下降。卫蓝新能源透露，随着产能爬升，其半固态电池目前的单瓦时价格正逐步接近常规液态三元电池的价格。

　　李峥称，清陶能源半固态电池的成本并不高，但他未透露具体的价格信息。根据36氪的报道，清陶能源目前出货的半固态电池成本约为0.65元/瓦时，较采用高镍正极的三元电池高出近两成。

　　孚能科技提供的数据则显示，相较液态三元电池而言，半固态电池的成本大约会高出5-10%左右。在高端乘用车等成本敏感度相对较低的应用场景，具有一定的市场竞争力。

　　墨柯认为，任何新技术诞生之初，肯定会经历高成本的阶段，但这并不是根本问题，随着材料供应链的成熟，半固态电池的成本会逐步降低。

　　卫蓝新能源近期的一项重点计划，是通过半固态电池的大规模产业化，继续降低成本。俞会根透露，除蔚来汽车外，岚图、吉利和江淮均已明确将在明年选用卫蓝新能源的半固态电池量产装车，另有几家车企正在商谈类似的计划。

　　为此，卫蓝新能源正在扩建湖州的动力电池工厂，明年年中二期项目完工后，产能将由2 GWh增加至10 GWh，用于向新客户交付半固态电池订单。

　　如果明年半固态电池的规模进一步提升，卫蓝新能源还计划开建湖州三期项目。同时，位于北京的动力电池工厂也已酝酿今年开工建设。

　　清陶能源同样在筹划继续提升半固态电池的产能，目前其现有产能在5 GWh左右，另有至少27 GWh的产能处于在建阶段。明年，清陶能源开发的第二代半固态电池将在多款新车型装车，实现超10万辆级的量产。

　　欣旺达动力中央研究院院长徐中领认为，半固态电池的大规模应用还要从安全、寿命可靠性、成本等方面综合考虑。该公司的第一代半固态电池已完成开发，后续可视客户需求进行装车验证或量产。

　　传统的液态电池、半固态电池和全固态电池仍将在未来一段时间长期共存。

　　根据咨询机构EVTank的预测，到2030年，全球锂电池市场中，90%左右的份额仍将是传统的液态电池，剩余约10%为固态电池。在固态电池所占据的市场份额中，大部分将属于半固态电池。

　　王怿恺评价称，半固态电池并非从1.0到2.0的迭代技术，但是市场需要有不同价格和性能的产品，去满足各个细分市场。

　　“但凡全固态电池没有完全商业化，或者商业化以后没有能够大规模降本，那么半固态电池作为1.5代的产品，在高端市场上依然会具备它存在的价值。”他告诉界面新闻记者。

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责任编辑：许艾伦