中國全固態(tài)電池備戰(zhàn)“裝車潮”

全固態(tài)電池即將迎來“2027”這個關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，上車節(jié)奏“快馬再加鞭”。這場變革不止“換心”而已，而是相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的重塑，較量的不僅是實(shí)驗(yàn)室里的技術(shù)突破，更需知識產(chǎn)權(quán)、標(biāo)準(zhǔn)制定、產(chǎn)業(yè)協(xié)同等一起應(yīng)戰(zhàn)。

當(dāng)新能源汽車加速駛?cè)肭Ъ胰f戶，叩開時代之門，解決續(xù)航、充電、安全等焦慮就越來越緊迫。全固態(tài)電池憑借高性能密度、高安全性、寬溫域、強(qiáng)動力、高功率等關(guān)鍵性能優(yōu)勢，成為新一輪電池技術(shù)競爭的關(guān)鍵領(lǐng)域，這項(xiàng)技術(shù)不僅是新能源汽車突破續(xù)航、補(bǔ)能和安全瓶頸的關(guān)鍵，更是推動可再生能源大規(guī)模存儲和高效利用的重大支撐，對全球能源轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展意義深遠(yuǎn)。一場關(guān)乎人類能源與出行未來的暗戰(zhàn)，已經(jīng)在各國企業(yè)的實(shí)驗(yàn)室與生產(chǎn)線間如火如荼，戰(zhàn)場將很快推至車上。

2025共識之路：硫化物路線暫成主流選擇

加速上車的全固態(tài)電池，每一步進(jìn)展備受矚目，每一條路線選擇牽動多方神經(jīng)與現(xiàn)實(shí)利益。

與液態(tài)電池相比，半固態(tài)電池、全固態(tài)電池的一項(xiàng)關(guān)鍵改變在于電解質(zhì)材料。在這場決定未來能源版圖的競賽中，全球科研軍團(tuán)已分立四條賽道：聚合物體系、氧化物體系、硫化物體系和鹵化物體系，應(yīng)用中各有優(yōu)劣，企業(yè)間也各有擁躉。其中硫化物路線優(yōu)勢漸顯，大有成為產(chǎn)業(yè)化先鋒之勢。

在第二屆中國全固態(tài)電池創(chuàng)新發(fā)展高峰論壇的聚光燈下，中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽明高表示，2025年至2027年，石墨/低硅負(fù)極硫化物全固態(tài)電池將成為主要技術(shù)路線。當(dāng)前要聚焦以硫化物電解質(zhì)為主體電解質(zhì)匹配高鎳三元正極和硅碳負(fù)極的技術(shù)路線，以比能量400Wh/kg、循環(huán)壽命1000次以上為性能目標(biāo)，確保2027年實(shí)現(xiàn)轎車小批量裝車，2030年實(shí)現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)。

在眾多企業(yè)的積極研發(fā)和布局下，硫化物固態(tài)電解質(zhì)已經(jīng)建立了小批量供應(yīng)能力，正在努力攻克大規(guī)模生產(chǎn)工藝。據(jù)他透露，豐田、本田、寧德時代、比亞迪、吉利等全球主流企業(yè)都將硫化物電解質(zhì)路線作為主攻方向，這一戰(zhàn)隊(duì)在全球的成員據(jù)不完全統(tǒng)計有30多家企業(yè)和機(jī)構(gòu)，力推氧化物路線的則不超過10家，還有7家聚焦聚合物電解質(zhì)。

在歐陽明高的預(yù)測中，未來數(shù)年的量產(chǎn)“三步走”路線圖已徐徐展開：

2025—2027年，石墨/低硅負(fù)極硫化物全固態(tài)電池以200～300Wh/kg為目標(biāo)，攻克硫化物固態(tài)電解質(zhì)，打通全固態(tài)電池技術(shù)鏈，三元正極和石墨/低硅負(fù)極基本不變，向長壽命大倍率方向發(fā)展。

2027—2030年，高硅負(fù)極硫化物全固態(tài)電池以400Wh/kg和800Wh/L為目標(biāo)，重點(diǎn)攻關(guān)高容量硅碳負(fù)極，三元正極和硫化物固態(tài)電解質(zhì)仍為主流材料體系，面向下一代乘用車電池。

2030年以后，鋰負(fù)極硫化物全固態(tài)電池以500Wh/kg和1000Wh/L為目標(biāo)，重點(diǎn)攻關(guān)鋰負(fù)極，逐步向復(fù)合電解質(zhì)（主體電解質(zhì)+補(bǔ)充電解質(zhì)）、高電壓高比容量正極發(fā)展（高鎳、富鋰、硫等）。

從實(shí)驗(yàn)室的少量制備到量產(chǎn)裝車，從努力解決有毒的硫化氫到固態(tài)界面的精密調(diào)控，硫化物產(chǎn)業(yè)化曙光已現(xiàn)。但沒有哪種路線是十全十美的，一種產(chǎn)品打天下也不太可能。歐陽明高也曾公開坦言，硫化物電解質(zhì)也需要與聚合物進(jìn)行復(fù)合。

一汽集團(tuán)首席科學(xué)家兼研發(fā)總院（科技創(chuàng)新管理部）高端汽車集成與控制全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任王德平指出，每條技術(shù)路線各有優(yōu)勢，可以結(jié)合我們的應(yīng)用場景開發(fā)適應(yīng)性產(chǎn)品。每條路線在發(fā)展過程中都很重要，沒有必要偏廢。從前期實(shí)踐來看，多電解質(zhì)融合也是未來很好的舉措。

沒有永恒的王者，唯有持續(xù)進(jìn)化。乾坤未定，難言哪條賽道會跑出黑馬。

全球總攻時刻2027：從實(shí)驗(yàn)室到上車倒計時

2027年——這個被全球動力電池產(chǎn)業(yè)標(biāo)注為“紀(jì)元更迭”的坐標(biāo)點(diǎn)上，中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)正加速將全固態(tài)電池裝車，準(zhǔn)備日后與傳統(tǒng)液態(tài)鋰電技術(shù)在市場應(yīng)用中競技。

王德平觀察到，目前全固態(tài)電池經(jīng)過近幾年發(fā)展已突破關(guān)鍵技術(shù)，現(xiàn)在處于原型樣機(jī)階段。能量密度達(dá)400Wh/kg的全固態(tài)電池，預(yù)計在未來兩至三年實(shí)現(xiàn)小批量裝車應(yīng)用。

十年磨劍的比亞迪實(shí)驗(yàn)室里，硫化物電解質(zhì)的微光正照亮量產(chǎn)倒計時。從2013年技術(shù)路線的艱難抉擇，到2023年產(chǎn)業(yè)化驗(yàn)證的奮力一躍，一路走到了量產(chǎn)裝車“前夜”。深圳市比亞迪鋰電池有限公司CTO孫華軍手中的技術(shù)藍(lán)圖正指向2027年啟動全固態(tài)電池的批量示范裝車應(yīng)用，2030年后將實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，比亞迪在固態(tài)電池產(chǎn)品可行性方案上進(jìn)行了多方面創(chuàng)新。在材料方面，以硫化物電解質(zhì)為主，正極采用單晶高鎳三元正極并進(jìn)行界面包覆，負(fù)極則以硅碳為主，同時在其他關(guān)鍵功能材料上也不斷探索。在電極層面，努力提高活性物質(zhì)占比，目標(biāo)是將正極活性物質(zhì)占比提升至90%。電芯設(shè)計方案為60安時，能量密度達(dá)到400瓦時/公斤、體積能量密度為800瓦時/升。

據(jù)悉，2024年比亞迪就完成了60Ah全固態(tài)電池的中試下線，目前在忙于整個電芯系統(tǒng)、產(chǎn)線布局、材料等各個關(guān)鍵環(huán)節(jié)的攻堅(jiān)。

長安汽車的“金鐘罩”正在另一個維度劃出弧光。能量密度達(dá)400Wh/kg的全固態(tài)電池“長安金鐘罩”在2月9日發(fā)布，據(jù)稱可實(shí)現(xiàn)1500公里純電續(xù)航，3個倒計時牌將每一步安排得明明白白：2025年底完成功能樣車首發(fā)，2026年實(shí)現(xiàn)裝車驗(yàn)證，2027年推進(jìn)逐步量產(chǎn)。

廣汽集團(tuán)的全固態(tài)電池采用了第三代海綿硅負(fù)極和高面容量固態(tài)正極技術(shù)，其開發(fā)量產(chǎn)得到廣汽集團(tuán)的戰(zhàn)略資源高度聚焦，在去年已經(jīng)宣布將全固態(tài)電池的裝車計劃放在2026年。

電池企業(yè)陣營的攻防同樣激烈。由于全固態(tài)電池距離商品化還很遠(yuǎn)，寧德時代加大投入，計劃在2027年實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池小批量量產(chǎn)。國軒高科的第一代全固態(tài)電池——金石電池已經(jīng)在2024年亮相，預(yù)計2027年實(shí)現(xiàn)小批量生產(chǎn)及裝車測試，2030年可能實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

歐陽明高指出：中國全固態(tài)電池裝車的時間應(yīng)該在2027年。但要產(chǎn)生真正的顛覆性影響，還需占有相當(dāng)?shù)氖袌龇蓊~，至少先跨過1%這個拐點(diǎn)。

繼續(xù)搬“山”突圍，闖關(guān)產(chǎn)業(yè)化

“固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化仍需解決技術(shù)、工藝和成本的問題?！比珖f(xié)常委、經(jīng)濟(jì)委員會副主任苗圩指出，從目前全球研發(fā)進(jìn)展看，固態(tài)電池技術(shù)工藝還沒有成熟，2027年前后才能實(shí)現(xiàn)小批量生產(chǎn)，距離大規(guī)模的量產(chǎn)還需要更長的時間。

此前部分企業(yè)宣布已經(jīng)量產(chǎn)裝車的固態(tài)電池大部分是半固態(tài)電池。需要澄清的事實(shí)是，半固態(tài)電池仍然屬于液態(tài)電池的范疇，不能與全固態(tài)電池混為一談。絕不是液態(tài)電池隨著電解液液體的減少就可以發(fā)展成為固態(tài)電池，這是完全兩個不同的概念。

在技術(shù)層面，材料的遠(yuǎn)征之路并不好走，各種材料的光芒誘惑與致命缺陷同樣顯眼。中國科學(xué)院院士、廈門大學(xué)教授孫世剛指出，氧化物雖機(jī)械和熱穩(wěn)定性好，但離子電導(dǎo)率低、界面問題嚴(yán)重；硫化物離子電導(dǎo)率高，卻穩(wěn)定性差、成本高且界面問題突出。聚合物電解質(zhì)雖界面好、易加工，但離子電導(dǎo)率低，與正、負(fù)極匹配性能差。復(fù)合聚合物固態(tài)電解質(zhì)則存在界面穩(wěn)定性和相容性差的問題。高離子電導(dǎo)率、良好化學(xué)穩(wěn)定性及高機(jī)械強(qiáng)度，滿足“既要又要還要”的固體電解質(zhì)一“材”難求。

固固界面問題同樣十分關(guān)鍵。在固態(tài)電池中，電極與電解質(zhì)之間的界面接觸不良，會導(dǎo)致電池內(nèi)阻增加，充放電效率降低，進(jìn)而影響電池的整體性能和使用壽命。高能固態(tài)電池面臨的挑戰(zhàn)主要來自如何進(jìn)一步提升固態(tài)電解質(zhì)的離子導(dǎo)電率、與鋰金屬和高比能電極材料的匹配性，和構(gòu)筑相容穩(wěn)定的固固界面。

苗圩算的一筆賬，將全固態(tài)電池的成本高墻清晰地丈量出來：“液態(tài)鋰電池成本約0.5元/Wh，而全固態(tài)電池材料成本高達(dá)2元/Wh，100度電池包僅材料成本超20萬元，是液態(tài)電池的4倍。”還有材料價格曲線也勾勒出產(chǎn)業(yè)化的一條“心電圖”：硫化物電解質(zhì)依賴硫化鋰，2024年價格達(dá)7萬-8萬元/公斤，雖預(yù)計2026年降至6000元/公斤，但仍遠(yuǎn)高于液態(tài)電解質(zhì)。

在生產(chǎn)工藝上，全固態(tài)電池的生產(chǎn)工藝復(fù)雜、生產(chǎn)技術(shù)要求更高，電解質(zhì)膜制備等工藝尚未成熟，良品率較低，涉及高溫高壓等復(fù)雜條件，增加了設(shè)備投入和生產(chǎn)難度，有測算稱量產(chǎn)設(shè)備投資遠(yuǎn)高于液態(tài)電池。

但這一成本問題在前年“油電同價”、今年“智駕平權(quán)”的比亞迪看來，規(guī)?；褪恰捌瞥情场保汗虘B(tài)電池預(yù)計在2030年之后實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，規(guī)模化效應(yīng)降低單位成本，加上技術(shù)及生產(chǎn)工藝的不斷優(yōu)化，“固液同價”已不遙遠(yuǎn)。

將視野從全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)自身拉向全球競爭格局，從專利申請數(shù)量看，日本2024年初已占據(jù)全球近40%的固態(tài)電池專利，豐田、出光興產(chǎn)等企業(yè)掌握硫化物電解質(zhì)核心工藝。業(yè)內(nèi)長鳴避免專利封鎖、受制于人的警鐘。此外，安全標(biāo)準(zhǔn)與測試體系尚未建立，要防止陷入“技術(shù)領(lǐng)先卻失語國際”的困境。對此，王德平建議，一要加快標(biāo)準(zhǔn)的制定，特別是安全標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布。二要加快原創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)布局。現(xiàn)在特別在海外原創(chuàng)的產(chǎn)權(quán)相對還是比較少的。三要加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)協(xié)同，同時積極參與國際標(biāo)準(zhǔn)的制定，提升國際話語權(quán)。

“Deepseek們”加碼，AI如何神助攻

當(dāng)“DeepSeek們”的算法洪流漫過實(shí)驗(yàn)室門檻，AI工具吞下海量文獻(xiàn)、電池知識圖譜已延伸至人類認(rèn)知邊界，“大模型+小型特戰(zhàn)隊(duì)”即可攻克原來百人軍團(tuán)圍攻的課題，電解質(zhì)研發(fā)投入曲線快速掉頭向下……這場AI賦能的能源革命，正改寫傳統(tǒng)的研發(fā)定律與范式。大語言模型和AI for Science結(jié)合，升級研發(fā)平臺，正成為全固態(tài)電池關(guān)鍵材料體系創(chuàng)新與構(gòu)建的加速器。

“文獻(xiàn)由AI閱讀、報告由AI撰寫、模型由AI計算、優(yōu)化由AI執(zhí)行”，歐陽明高指出，AI技術(shù)能夠有效將電池研發(fā)的效率提升1～2個數(shù)量級，節(jié)省70%～80%的研發(fā)費(fèi)用。

在中國電動汽車百人會論壇（2025）專家媒體交流會上，歐陽明高還談了他對春節(jié)以來火爆全網(wǎng)的Deepseek的感受：這款工具的一大優(yōu)點(diǎn)是通過無需人力干預(yù)的純強(qiáng)化學(xué)習(xí)獲取推理能力，大幅降低使用過程中算力資源的消耗。相比ChatGPT，Deepseek免費(fèi)且開源，如果將電池的專利、文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)庫全部構(gòu)建起來，能推動大模型在各個領(lǐng)域加速部署。而且，這款工具在電池知識問答和文本挖掘方面表現(xiàn)出色，且初步具備了電池設(shè)計能力，可以推動形成專業(yè)領(lǐng)域垂直大模型，助力電解液和電池管理系統(tǒng)的開發(fā)等。但在科學(xué)分析能力上仍有待提升，需要更加專業(yè)的垂直領(lǐng)域大模型來完善。

通過高通量電解質(zhì)計算軟件快速篩選分子、提升材料研發(fā)效率，訓(xùn)練基于分子設(shè)計的基座模型Uni-Mol解決數(shù)據(jù)稀缺和碎片化問題，開發(fā)AI工具進(jìn)行分子生成和預(yù)測、將一些研發(fā)難題轉(zhuǎn)為數(shù)字化流程縮短工程化周期，通過智能設(shè)計軟件將設(shè)計效率提升數(shù)倍……AI正在企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)的工作中大顯身手。據(jù)寧德時代新能源科技股份有限公司研發(fā)總裁歐陽楚英分享，公司強(qiáng)調(diào)“AI+物理”模式，基于應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)構(gòu)建物理圖像，從工程問題中提煉科學(xué)問題，并借助AI和實(shí)驗(yàn)形成閉環(huán)。寧德時代投入大量資源完善算力、算法、數(shù)據(jù)、模擬、設(shè)計和實(shí)驗(yàn)平臺，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果反饋到數(shù)據(jù)中，指導(dǎo)新實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)全鏈條打通。

在這場全固態(tài)電池的上車賽跑中，“Deepseek們”的加入，讓全固電態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程不再是線性發(fā)展的馬拉松，或許將是指數(shù)級躍遷的星際穿越。行業(yè)共識的2030年大規(guī)模商用時間表，可能在AI的計算中提前解鎖，或者轉(zhuǎn)角遇到意外之喜。

當(dāng)全固態(tài)電池大批量普及，將續(xù)航里程推向2000公里甚至更高的門檻、充電時間壓縮至不需一杯咖啡冷卻的瞬間，新能源汽車特別是純電動車型的續(xù)航與補(bǔ)能焦慮正被一一瓦解，在市場上，純電陣營或?qū)⒑芸煲?0%乃至更多的市場份額重掌權(quán)杖，在與插混、增程的三分天下中重回絕對主導(dǎo)地位，讓傳統(tǒng)產(chǎn)品淪為技術(shù)化石。而電動車的使用場景也將被重新定義：超長續(xù)航讓充電樁從“生活必需品”變?yōu)椤皯?yīng)急設(shè)施”，“一車一樁”成為歷史書上特定發(fā)展時期的標(biāo)簽；新能源汽車或可解鎖極地探險、超長途貨運(yùn)等全新市場，邊界被無限拓寬。但“換心”不易，向“新”更不易，固態(tài)電池與液態(tài)電池的博弈纏斗，或許至少還有十年之久。