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想象一下，新能源汽車續(xù)航里程輕松突破1000公里，充電時間大幅縮短，還沒有起火爆炸的風(fēng)險……固態(tài)電池所勾勒的這幅藍圖，對所有新能源玩家而言都極具吸引力。
在這樣的技術(shù)變革節(jié)點，一場關(guān)于未來能源格局的爭奪戰(zhàn)已悄然打響，從車企到電池廠商，從科研機構(gòu)到資本市場，固態(tài)電池領(lǐng)域硝煙四起。
近日，中科院科研團隊帶來了多項技術(shù)突破，有望解決全固態(tài)電池的“卡脖子”難關(guān)。業(yè)界也帶來了好消息，奔馳率先宣布完成全固態(tài)電池超1000公里續(xù)航測試；奇瑞首次發(fā)布了自研全固態(tài)電池模組；豐田的固態(tài)電池也正式獲得日本生產(chǎn)許可。
過去幾年，固態(tài)電池概念一直是學(xué)界、產(chǎn)業(yè)界甚至資本市場關(guān)注的熱點。不過，盡管其屢次登上熱搜，卻又多少有點“狼來了”的味道——宣傳中前景無限，現(xiàn)實里卻仍卡在材料、成本等關(guān)鍵難題上，真正的商業(yè)化量產(chǎn)時間仍然遙遙無期。界面新聞報道，為了防止市場把半固態(tài)電池和固態(tài)電池混淆，相關(guān)主管部門正在醞釀出臺一個新文件，將“半固態(tài)電池”統(tǒng)一命名為“固液電池”。
那么問題來了，這場能源革命的拐點，真的來了嗎？
技術(shù)拐點已至
與沿用成熟體系的液態(tài)電池不同，固態(tài)電池在材料體系與制造工藝上是一場全方位的革新。因此，固態(tài)電池相較于液態(tài)電池，也有更多的優(yōu)點：不用擔(dān)心熱失控，相對安全；能量密度更高，續(xù)航更長；能夠適應(yīng)極端環(huán)境，充電更快等。
其中，續(xù)航和安全正是當(dāng)下新能源汽車消費者的核心關(guān)注點，前者直接決定出行便利性，后者則是選擇電動車的重要安全感來源。
特別是近期接連發(fā)生了多起新能源汽車自燃、撞擊爆炸等事件，涉及不同車企，這意味著安全問題并非個例。固態(tài)電池能夠針對性地解決這一問題，自然成為市場期待的技術(shù)方向，甚至可能成為影響新能源車進一步滲透的關(guān)鍵變量。
但固態(tài)電池雖然優(yōu)點多多，卻至今還沒有批量上車，并非車企“不想做”，而是“做不到”。固態(tài)電池要實現(xiàn)技術(shù)突破、達成批量生產(chǎn)，還有諸多尚未攻克的難題。
簡單來說，已經(jīng)批量上車的鋰電池，也就是液態(tài)電池，其跟固態(tài)電池在結(jié)構(gòu)、性能上都存在著本質(zhì)區(qū)別，導(dǎo)致兩者在安全性、續(xù)航能力上有顯著的差距。
液態(tài)電池里面的有機溶劑具有易燃性、高腐蝕性等特點，導(dǎo)致鋰電池一旦出現(xiàn)撞擊、進水、高溫等情況，就有可能引起燃燒、爆炸等。而固態(tài)電池則是將原本的電解液部分或全部替換成了固態(tài)電解質(zhì)，能夠大幅提升電池的安全性、能量密度等。
根據(jù)電解質(zhì)液含量的不同，電池可細分為液態(tài) （25%）、半固態(tài)（5%~10%）、準固態(tài)（0%~5%）和全固態(tài)（0%）四大類。目前，不少車企或電池企業(yè)都宣稱已能實現(xiàn)“固態(tài)電池上車”，但到底是半固態(tài)還是全固態(tài)，看似只是一字之差，技術(shù)含量與性能表現(xiàn)卻相去甚遠。
寧德時代首席科學(xué)家吳凱指出，要實現(xiàn)全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化，需要解決固固界面、鋰金屬負極應(yīng)用、硫化物電解質(zhì)在空氣中不穩(wěn)定和合成成本較高，以及全固態(tài)電池生產(chǎn)工藝等四大難題。
首要的難題是固固界面的接觸，由于正極材料與固體電解質(zhì)之間的接觸面積小，影響了鋰離子的傳輸效率，導(dǎo)致電池性能下降和壽命縮短。此外，界面接觸不良還容易形成鋰枝晶，其在充放電循環(huán)中會刺穿固體電解質(zhì)，容易引發(fā)內(nèi)部短路。
近日，中國科學(xué)院物理研究所研究員黃學(xué)杰團隊聯(lián)合多家機構(gòu)，開發(fā)出一種陰離子調(diào)控技術(shù)，解決了全固態(tài)金屬鋰電池中電解質(zhì)和鋰電極之間難以緊密接觸的難題。
黃學(xué)杰團隊在電解質(zhì)中引入了碘離子，可以視作是一種“特殊膠水”，在電池工作時，能夠主動吸引鋰離子，自動填充所有的縫隙和孔洞，讓電極和電解質(zhì)始終保持緊密貼合。
研究人員還對循環(huán)后的電池界面進行了精細表征，發(fā)現(xiàn)摻雜的電解質(zhì)在循環(huán)后保持了緊密的物理接觸，既無孔洞也無鋰枝晶形成，且在經(jīng)歷數(shù)百次循環(huán)充放電后，性能依然穩(wěn)定。
其次，固態(tài)電池材料也有了新的突破。中國科學(xué)院金屬研究所的科研團隊，利用聚合物分子的設(shè)計靈活性，制備出在分子尺度上實現(xiàn)界面一體化的新型材料，能夠抗拉耐拽；
清華大學(xué)科研團隊利用含氟聚醚材料改造電解質(zhì)，其形成的“氟化物保護殼”能夠防止高電壓“擊穿”電解質(zhì)。
最后，在源頭材料方面，這兩年硫化物電解質(zhì)的價格已出現(xiàn)大幅下降，從2023年的 78萬元/公斤，降至2025年的 12萬元/公斤，行業(yè)預(yù)期2026年還將降至 60007000元/公斤。
還有材料公司開發(fā)出新的硫化鋰合成工藝，有望進一步降低硫化物固態(tài)電解質(zhì)的制造成本，為全固態(tài)電池的商業(yè)化量產(chǎn)提供條件。
2027年量產(chǎn)交付？
實驗室利好頻傳，產(chǎn)業(yè)層面也給出了明確的時間表。2027年，已成為固態(tài)電池量產(chǎn)的一個關(guān)鍵節(jié)點。
目前，寧德時代、國軒高科、豐田、三星SDI等全球領(lǐng)先制造商的全固態(tài)電池，都已經(jīng)進入到試制階段，并給出了各自的量產(chǎn)時間表。
寧德時代計劃在2027年實現(xiàn)小批量量產(chǎn)；國軒高科已進入中試量產(chǎn)階段，并啟動了2GWh級量產(chǎn)線的設(shè)計工作；欣旺達目標在2027年實現(xiàn)全固態(tài)電池能量密度突破500Wh/kg；豐田更表示將于2027-2028 年推出搭載全固態(tài)電池的純電動車型。
但值得注意的是，大部分龍頭提到的都是小批量量產(chǎn)，這意味著要真正推動固態(tài)電池上車，難度依然不小。
固態(tài)電池要邁向商業(yè)化應(yīng)用，這不僅僅是靠科研團隊努力攻克便能解決，還涉及工藝標準化制定、量產(chǎn)良率穩(wěn)定性控制，以及下游車企生產(chǎn)端的銜接適配，是一項龐大的系統(tǒng)工程。
首先，固態(tài)電池對生產(chǎn)工藝和設(shè)備的要求遠高于液體電池。數(shù)據(jù)顯示，液態(tài)鋰電池的成本約為100-150美元/kWh，而固態(tài)電池成本則在400-800美元/kWh，是鋰電池的3-4倍。
當(dāng)前，固態(tài)電池技術(shù)尚未完全成熟，這意味著大部分電池廠還要經(jīng)歷“成本投入高、制作效率低”的試驗階段，才能優(yōu)化成本曲線。
其次，生產(chǎn)線落地是另一大挑戰(zhàn)。全固態(tài)電池的產(chǎn)線與液態(tài)電池產(chǎn)線差異較大，需要開發(fā)專用設(shè)備，且整個產(chǎn)線需要在超干燥環(huán)境中運行。
如此高成本、高不確定性的投入，顯然并非只靠個別電池廠商單方面領(lǐng)頭即可完成，還需要整個產(chǎn)業(yè)鏈的標準化推進與利益平衡。
簡單來說，相關(guān)政策要落地推動，新能源汽車市場也要有規(guī)模需求，只有統(tǒng)一技術(shù)標準、分攤前期投入成本，才能降低各環(huán)節(jié)的不確定性，推動產(chǎn)線真正落地。
最后，電池廠和車企的合作也至關(guān)重要。固態(tài)電池上車之前，車企需要對電池的質(zhì)量、壽命與安全進行多輪考核；正式進入生產(chǎn)之后，固態(tài)電池的良率與供應(yīng)鏈穩(wěn)定，將決定其能否真正的大規(guī)模量產(chǎn)。
因此，固態(tài)電池要真正走出實驗室，不只是各家車企和電池廠商自說自話，更多是需要整個產(chǎn)業(yè)鏈的共同推動，要“眾樂樂”，而非“獨樂樂”。
并非一定要固態(tài)電池
不過，在固態(tài)電池概念火熱的當(dāng)下，寧德時代在2025年三季度財報會上卻表示“暫不披露固態(tài)電池的進展，要交給時間去檢驗”。
更早之前，外界盛傳“寧德時代計劃 2027年量產(chǎn)能量密度450Wh/kg固態(tài)電池”，寧德時代更親自下場辟謠，表示固態(tài)電池仍需面臨一系列工程難題，預(yù)計在2027年實現(xiàn)小規(guī)模試生產(chǎn)，在2030年左右實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)與商業(yè)應(yīng)用。
寧德時代頗有點“眾人皆醉我獨醒”的意味，其中一個原因，是寧德時代手中握住的“牌”足夠多，自己足夠強大，便無意于蹭固態(tài)電池的風(fēng)口。
今年4月，寧德時代發(fā)布了三款顛覆性的動力電池產(chǎn)品。其中，全球首款大規(guī)模量產(chǎn)的鈉離子電池，能在40℃低溫下保持90%能量，進一步打破了資源邊界。
這也意味著新能源行業(yè)已經(jīng)邁入多核時代，全固態(tài)電池雖好，卻也并非純電車的唯一解法。未來，純電動車所搭載的電池或?qū)⒊尸F(xiàn)“分級適配”的格局：
全固態(tài)電池在續(xù)航、性能、充電、安全等方面均無短板，但成本較高，更有可能搭載在高端純電動車上；
鈉離子電池的整體材料成本比鋰電池低30%40%，在低溫下性能更好，但循環(huán)壽命較短，能量密度也普遍低于鋰電池，更適合在入門級產(chǎn)品，或在需要低溫啟動的儲能場景中使用。而綜合考慮實用性與成本的平衡后，技術(shù)成熟的鋰電池將覆蓋絕大部分主流車型。
因此，固態(tài)電池雖然代表了電池技術(shù)的未來方向，但車企也并非只有押注固態(tài)電池一條路。在閃充、換電等多種補能方式日漸成熟的當(dāng)下，車企完全可以通過優(yōu)化現(xiàn)有電池技術(shù)、布局多元化補能生態(tài)來構(gòu)建競爭力。
相較之下，固態(tài)電池在低空經(jīng)濟、機器人領(lǐng)域反而有望率先打開增量天花板，這些產(chǎn)品對電池的安全、續(xù)航、密度要求的追求與汽車領(lǐng)域基本一致，但價格敏感度卻更低一些，為固態(tài)電池的早期商業(yè)化落地提供了規(guī)?？捎^的應(yīng)用場景。
GGI 預(yù)計，人形機器人電池市場到2030年需求將超100GWh，2025-2030年復(fù)合增長率超 100%。目前，不少電池廠商已開始布局機器人領(lǐng)域，比如欣旺達正在開發(fā)高倍率固態(tài)電池，適配機器人動態(tài)需求；孚能與奔馳合作研發(fā)半固態(tài)電池，目前已在機器人平臺進行測試。
這些早期商業(yè)化的嘗試，為固態(tài)電池的技術(shù)迭代、成本控制以及最終進入更廣闊的電動汽車和儲能市場積累了關(guān)鍵的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗。隨著更多產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)加入，有望形成“技術(shù)提升—場景拓展—成本降低—更大規(guī)模應(yīng)用”的正向循環(huán)，加速固態(tài)電池發(fā)展。
放眼全球，各國都在固態(tài)電池賽道上加速馳騁，科學(xué)的力量正在一點點啃下“硬骨頭”。但在市場一片歡呼之前，產(chǎn)業(yè)界仍需理性看待其商業(yè)化進程，固態(tài)電池并非“萬能電池”，能源領(lǐng)域的技術(shù)迭代與產(chǎn)業(yè)升級，也并非只有一個版本答案。
