電池技術(shù)一直是制約電動(dòng)汽車發(fā)展的核心瓶頸,電動(dòng)汽車的每一次重大突破都與電池技術(shù)革新息息相關(guān)。固態(tài)電池作為下一代電池技術(shù)的核心,成為各國(guó)車企爭(zhēng)奪未來市場(chǎng)話語(yǔ)權(quán)的關(guān)鍵戰(zhàn)場(chǎng)。
Battery technology has always been the core bottleneck restricting the development of electric vehicles. Every major breakthrough in electric vehicles is closely related to the innovation of battery technology.For example,solid-state batteries,asthe core of the next generation of battery technology, have become a key battlefield for car companies to compete forthe rightto speak inthe futuremarket.
爭(zhēng)奪固態(tài)電池“大蛋糕
當(dāng)你開著電動(dòng)汽車跨省旅行,中途不需要充電;手機(jī)充一次電能用一個(gè)星期;甚至未來的飛機(jī)可以安靜地飛越太平洋,完全依靠電池驅(qū)動(dòng)。這些看似科幻的畫面,可能因?yàn)橐环N名為“固態(tài)電池”的技術(shù)突破而成為現(xiàn)實(shí)。這場(chǎng)靜悄悄的技術(shù)革命,正在全球?qū)嶒?yàn)室和工廠車間里激烈上演。
隨著新能源汽車市場(chǎng)的快速發(fā)展,動(dòng)力電池技術(shù)成為行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的核心焦點(diǎn)。其中,固態(tài)電池憑借其在能量密度、安全性和循環(huán)壽命等方面的顯著優(yōu)勢(shì),被視為下一代動(dòng)力電池技術(shù)的革命性突破。
在中國(guó)全固態(tài)電池創(chuàng)新發(fā)展高峰論壇上,比亞迪鋰電池有限公司CTO孫華軍透露稱,將在2027年左右啟動(dòng)全固態(tài)電池批量示范裝車應(yīng)用,2030年后實(shí)現(xiàn)大規(guī)模上車。
除了比亞迪,全球有不少企業(yè)都公布了固態(tài)電池的量產(chǎn)時(shí)間表,大多數(shù)集中在2026年一2030年這一時(shí)間段內(nèi)。
廣汽集團(tuán)表示已初步打通全固態(tài)電池的全流程制造工藝,并計(jì)劃在2026年將其搭載于昊鉑車型。寧德時(shí)代、華為等科技巨頭也在固態(tài)電池領(lǐng)域加大研發(fā)投入。華為的固態(tài)電池專利已通過初步審查,顯示出其在電池技術(shù)領(lǐng)域的雄心。
長(zhǎng)安汽車副總裁、深藍(lán)汽車CEO鄧承浩透露,長(zhǎng)安汽車一直在持續(xù)探索下一代電池,包括固態(tài)電池,今年將首發(fā)搭載全固態(tài)電池的樣車,2026年進(jìn)行規(guī)?;难b車驗(yàn)證,2027年逐步量產(chǎn)。
此外,全球各大車企、電池制造商以及材料供應(yīng)商也在加碼布局,試圖在這一領(lǐng)域搶占先機(jī)。然而,在業(yè)內(nèi)看來,盡管固態(tài)電池的前景被廣泛看好,其產(chǎn)業(yè)化仍面臨技術(shù)瓶頸和成本高企的雙重挑戰(zhàn)。
國(guó)際市場(chǎng)上,豐田、日產(chǎn)、三星等企業(yè)同樣不甘落后。三星透露,其電動(dòng)車用固態(tài)電池已交付汽車原廠進(jìn)行測(cè)試,滿電續(xù)航里程超過600英里(約966公里),電池壽命可達(dá)20年,并計(jì)劃于2027年開始大規(guī)模生產(chǎn)固態(tài)電池。
日本政府向豐田提供了1200億日元的資金支持,以推動(dòng)電動(dòng)汽車電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。豐田計(jì)劃在2027年至2028年間實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池的大規(guī)模量產(chǎn)。日產(chǎn)也宣布開始試生產(chǎn)固態(tài)電池,并計(jì)劃在2028年實(shí)現(xiàn)每月100兆瓦時(shí)的產(chǎn)能。
韓國(guó)現(xiàn)代汽車在3月首次向公眾展示其全固態(tài)電動(dòng)汽車電池試點(diǎn)生產(chǎn)線,這款名為Dream(夢(mèng)想)的電池,有望帶來更長(zhǎng)續(xù)航、更快充電以及顯著提升的能量密度。此前宣布計(jì)劃在未來十年中投資超90億美元開發(fā)一系列電池技術(shù),目標(biāo)是成為電動(dòng)汽車電池領(lǐng)域的領(lǐng)先者。
特斯拉汽車也公開固態(tài)電池專利,其固態(tài)電池采用全新材料體系,通過對(duì)正負(fù)極材料創(chuàng)新設(shè)計(jì),有效提升電池能量密度和安全性,大幅降低自放電率,為電動(dòng)汽車長(zhǎng)續(xù)航和高安全性提供保障。
技術(shù)突圍
對(duì)于目前鋰離子電池產(chǎn)業(yè)運(yùn)行情況,中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)原秘書長(zhǎng)劉彥龍認(rèn)為,全產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)產(chǎn)能嚴(yán)重過剩和市場(chǎng)供大于求,頭部企業(yè)憑借技術(shù)、資金和規(guī)模優(yōu)勢(shì),在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)主導(dǎo)地位,利潤(rùn)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)明顯,二三線企業(yè)為了生存以低于成本價(jià)格銷售產(chǎn)品,在與頭部企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中處于劣勢(shì),利潤(rùn)空間被壓縮,虧損嚴(yán)重。
“在價(jià)格戰(zhàn)爭(zhēng)狂潮下,幾乎沒有贏家,即便是產(chǎn)業(yè)龍頭也可能遭遇嚴(yán)重沖擊,綜合2024年產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)及變化看,未來動(dòng)力與儲(chǔ)能電池產(chǎn)業(yè)鏈博弈與分化將進(jìn)一步加劇,很多企業(yè)可能熬不過此輪洗牌周期”,劉彥龍進(jìn)一步指出。
在現(xiàn)有成熟技術(shù)路徑下,產(chǎn)能急劇擴(kuò)張?jiān)斐晒┙o嚴(yán)重過剩,同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)激烈,成本壓力突出,利潤(rùn)難有保障。因此,開拓創(chuàng)新是應(yīng)對(duì)內(nèi)卷的有效途徑。
“電池方面,一方面要優(yōu)化現(xiàn)有的鋰離子電池技術(shù),包括增大單體電池容量、4C超充電池等;另一方面則是研發(fā)半固態(tài)電池、全固態(tài)電池及鈉離子電池等。”
“由于能量密度高和安全性好等優(yōu)勢(shì),全固態(tài)電池被看作是未來可充電池技術(shù)的核心。中國(guó)固態(tài)電池技術(shù)路線多元化,固液混合電池布局早,產(chǎn)業(yè)鏈完整,各企業(yè)正逐步裝車”,劉彥龍表示道。
固態(tài)電池之所以備受矚目,根本原因在于當(dāng)前的電池技術(shù)尚未達(dá)到理想狀態(tài)。反觀固態(tài)電池發(fā)展,源于其“不可能三角”的突破:能量密度翻倍、安全性革命和壽命倍增。
首先,固態(tài)電池是續(xù)航焦慮的終極解法。普通電動(dòng)車電池就像“小容量充電寶”,跑500公里就要充電。固態(tài)電池相當(dāng)于“超大充電寶”,同樣體積能跑1200公里以上,相當(dāng)于北京到上海中途不用充電,徹底解決長(zhǎng)途焦慮。
同時(shí),固態(tài)電池充電可以實(shí)現(xiàn)像加油一樣快?,F(xiàn)在快充至少半小時(shí),固態(tài)電池能做到9分鐘充 80% ,相當(dāng)于喝杯咖啡的時(shí)間就能繼續(xù)跑上干公里,大幅提升用車便利性。
另外,固態(tài)電池會(huì)更加安全。傳統(tǒng)電池內(nèi)部是液態(tài)材料,碰撞容易漏液起火。固態(tài)電池像“果凍電池”,內(nèi)部更穩(wěn)定,即使被釘子扎穿也不會(huì)起火爆炸,讓電動(dòng)車更讓人放心。
所以,一旦固態(tài)電池未來大規(guī)模量產(chǎn),將導(dǎo)致汽車市場(chǎng)從燃油車向電動(dòng)汽車的全面轉(zhuǎn)向,而有了如此前景,勢(shì)必成為各方競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。
中國(guó)車企雖然在傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域相對(duì)落后,但在固態(tài)電池研發(fā)上已和日本、德國(guó)齊頭并進(jìn)。廣汽、長(zhǎng)安計(jì)劃2026年量產(chǎn),比豐田還早,這是中國(guó)汽車工業(yè)換道超車的歷史機(jī)遇。
車企爭(zhēng)奪固態(tài)電池就像手機(jī)商爭(zhēng)奪折疊屏技術(shù)一一既是解決現(xiàn)有痛點(diǎn)的殺手銅,更是搶占未來市場(chǎng)的戰(zhàn)略籌碼。雖然目前成本高、生產(chǎn)難,但所有玩家都怕錯(cuò)過這個(gè)可能改寫行業(yè)格局的技術(shù)革命。
汽車分析師王坤表示:“固態(tài)電池的商業(yè)化進(jìn)程正在加速,但各企業(yè)的技術(shù)路線和量產(chǎn)時(shí)間表存在差異。國(guó)內(nèi)企業(yè)更注重快速落地,而日韓企業(yè)則在核心材料和工藝上更具優(yōu)勢(shì)。未來幾年,全球固態(tài)電池市場(chǎng)將進(jìn)入激烈競(jìng)爭(zhēng)階段。\"
在企業(yè)加緊研發(fā)的同時(shí),資本和政策也為其發(fā)展注入了強(qiáng)大動(dòng)力。據(jù)統(tǒng)計(jì),2024年中國(guó)固態(tài)電池企業(yè)的融資額同比增長(zhǎng)超過 50% ,多數(shù)企業(yè)處于B輪前的融資階段,資本持續(xù)涌入研發(fā)與中試環(huán)節(jié),為技術(shù)的突破和產(chǎn)業(yè)化的推進(jìn)提供了堅(jiān)實(shí)的資金保障。
同時(shí),政策的支持也為固態(tài)電池的發(fā)展?fàn)I造了良好的環(huán)境。歐盟的《電池2030+ 》計(jì)劃與日本的電動(dòng)化政策都在推動(dòng)全球固態(tài)電池技術(shù)的協(xié)作與發(fā)展。例如,日本政府通過資金支持和政策引導(dǎo),鼓勵(lì)企業(yè)加大固態(tài)電池的研發(fā)投入,以鞏固其在全球電池技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。
在國(guó)內(nèi),政府也將固態(tài)電池列為重點(diǎn)支持的技術(shù)方向。
工信部在2025年重啟了重大研發(fā)專項(xiàng),涉及固態(tài)電池的研發(fā)。這一專項(xiàng)包括資金支持,總額達(dá)到60億人民幣。每個(gè)項(xiàng)目獲得的資金為8億人民幣,支持硫化物、半固態(tài)和凝聚態(tài)等不同技術(shù)路線的研究。此外,工信部等八部門發(fā)布了《新型儲(chǔ)能制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展行動(dòng)方案》,明確將固態(tài)電池列為重點(diǎn)攻關(guān)方向,支持鋰電池、鈉電池固態(tài)化發(fā)展。
此外,上海市人民政府辦公廳印發(fā)的《上海市新型儲(chǔ)能示范引領(lǐng)創(chuàng)新發(fā)展工作方案(2025一2030年)》中多次提及支持固態(tài)電池的技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。
技術(shù)瓶頸與成本挑戰(zhàn)
盡管固態(tài)電池的前景被廣泛看好,但其產(chǎn)業(yè)化仍面臨諸多挑戰(zhàn)。首先,技術(shù)層面的問題不容忽視。固態(tài)電池中,電極與電解質(zhì)之間的界面接觸阻抗較高,導(dǎo)致鋰離子傳輸效率低,影響充放電性能。此外,固態(tài)電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率普遍低于液態(tài)電解質(zhì),限制了電池的高功率性能。
中國(guó)科學(xué)院院士歐陽(yáng)明高指出,固態(tài)電池的技術(shù)路線圖分為三個(gè)階段。基于硫化物電解質(zhì)的第一代全固態(tài)電池預(yù)計(jì)將在2025年至2027年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),第二代產(chǎn)品將在2027年至2030年間量產(chǎn),第三代產(chǎn)品則計(jì)劃于2030年至2035年推出。
然而,從實(shí)驗(yàn)室到大規(guī)模量產(chǎn),固態(tài)電池仍需要克服諸多技術(shù)難題。例如,固態(tài)電池中金屬鋰負(fù)極和固態(tài)電解質(zhì)相互接觸后,容易發(fā)生化學(xué)副反應(yīng),導(dǎo)致界面穩(wěn)定性降低,進(jìn)一步增大界面阻抗。此外,固態(tài)電池的制造工藝復(fù)雜,涉及高溫?zé)Y(jié)、界面優(yōu)化等步驟,對(duì)設(shè)備和工藝控制提出了更高要求。
成本問題也是制約固態(tài)電池大規(guī)模應(yīng)用的重要因素。部分固態(tài)電池電解質(zhì)使用了硫化鋰、氯化鋰等高純度化合物,或鋯、鍺等稀有金屬,原材料成本高昂。同時(shí),固態(tài)電池的生產(chǎn)規(guī)模較小,尚未形成規(guī)模效應(yīng),關(guān)鍵材料供應(yīng)鏈也不完善,導(dǎo)致其單位成本居高不下。
業(yè)務(wù)分析人士表示,固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化需要解決技術(shù)和成本的雙重挑戰(zhàn)。短期內(nèi),全固態(tài)電池可能主要應(yīng)用于高端車型,而半固態(tài)電池或?qū)⒊蔀檫^渡方案。隨著技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)鏈的完善,固態(tài)電池的成本有望逐步下降,但其大規(guī)模普及仍需時(shí)間。
盡管固態(tài)電池在技術(shù)和成本方面仍面臨挑戰(zhàn),但隨著研發(fā)投入的加大和產(chǎn)業(yè)鏈的逐步完善,其商業(yè)化應(yīng)用前景愈發(fā)清晰。未來,固態(tài)電池有望在電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用,推動(dòng)全球能源轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展。
固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化是一個(gè)漸進(jìn)的過程。未來幾年,半固態(tài)電池可能會(huì)率先實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用,而全固態(tài)電池的大規(guī)模普及則需要更長(zhǎng)的時(shí)間。但隨著技術(shù)的不斷突破,固態(tài)電池有望成為新能源汽車行業(yè)的重要驅(qū)動(dòng)力。
固態(tài)電池革命的核心戰(zhàn)場(chǎng),是一場(chǎng)跨越國(guó)界、企業(yè)與實(shí)驗(yàn)室的“三維戰(zhàn)爭(zhēng)”:技術(shù)路線之爭(zhēng)、專利壁壘之戰(zhàn)、產(chǎn)業(yè)鏈重構(gòu)之局。從東京的豐田實(shí)驗(yàn)室到福建的寧德工廠,從硅谷的初創(chuàng)公司到深圳的跨界巨頭,全球玩家正以不同姿態(tài)爭(zhēng)奪未來能源的“定義權(quán)”。
日本在固態(tài)電池領(lǐng)域擁有先發(fā)優(yōu)勢(shì):截至2025年,其專利占比達(dá) 63% ,豐田、松下等企業(yè)掌握硫化物電解質(zhì)核心工藝。豐田計(jì)劃2027年推出續(xù)航1200公里的全固態(tài)車型,并聯(lián)合松下開發(fā)低成本制造技術(shù),目標(biāo)將電池成本降低 40% 。但這種優(yōu)勢(shì)正面臨挑戰(zhàn)—一過度依賴單一技術(shù)路線可能錯(cuò)失其他路徑突破的機(jī)遇,且專利壁壘在產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同面前逐漸松動(dòng)。
中國(guó)企業(yè)的策略是“以市場(chǎng)換時(shí)間”。寧德時(shí)代與寶馬成立聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室,共享217項(xiàng)專利;上汽聯(lián)合清陶能源開發(fā)高鎳正極/鋰金屬負(fù)極電池,半固態(tài)產(chǎn)品已裝車蔚來ET7;華為更以ICT技術(shù)跨界切入,通過算法優(yōu)化充放電效率。這種“材料一設(shè)備一應(yīng)用”的垂直整合,讓中國(guó)形成三大產(chǎn)業(yè)集群:福建寧德(產(chǎn)能100GWh)、江蘇常州(半固態(tài)基地)、四川宜賓(鋰資源樞紐)。
但隱憂仍在。日本硫化物專利形成“卡脖子”風(fēng)險(xiǎn),而國(guó)內(nèi)企業(yè)技術(shù)路線分散可能導(dǎo)致資源錯(cuò)配。中科院團(tuán)隊(duì)疾呼建立“共性基礎(chǔ)材料供應(yīng)鏈”,避免重復(fù)研發(fā)導(dǎo)致的浪費(fèi)。