2025年,固態(tài)電池迎來了發(fā)展的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)。這項(xiàng)長期被譽(yù)為“終極電池”的技術(shù),正在將重心從基礎(chǔ)科學(xué)實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)向量產(chǎn)落地。
全球主要參與者紛紛將固態(tài)電池量產(chǎn)時(shí)間表提前兩到四年;產(chǎn)能達(dá)到吉瓦時(shí)(GWh)級別的工廠從圖紙變?yōu)楝F(xiàn)實(shí);搭載固態(tài)和半固態(tài)電池的低空飛行器、新能源汽車以及智能手機(jī)、手表開始交到普通消費(fèi)者手中。這一切都在表明,固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程顯著提速。
資本市場已經(jīng)提前展現(xiàn)熱度,4月底至7月底,Wind(萬得)固態(tài)電池指數(shù)上漲22.6%。不過這并不預(yù)示固態(tài)電池馬上就能規(guī)?;涞?。
據(jù)第一財(cái)經(jīng)報(bào)道,在動(dòng)力電池龍頭寧德時(shí)代的半年報(bào)業(yè)績解讀會(huì)上,寧德時(shí)代高管評價(jià)固態(tài)電池發(fā)展趨勢時(shí)也表示,固態(tài)電池目前資本的熱度比產(chǎn)業(yè)熱度高,但真正商業(yè)化時(shí)間較長,2027年將實(shí)現(xiàn)小規(guī)模量產(chǎn),相關(guān)供應(yīng)鏈成熟周期需要三年至五年,2030年前后才能實(shí)現(xiàn)真正商業(yè)化。
這一預(yù)測盡管仍需時(shí)間,但從行業(yè)內(nèi)看,固態(tài)電池研發(fā)和商業(yè)化進(jìn)程的確相比此前的預(yù)測在提速。2025年以來,業(yè)界對實(shí)現(xiàn)小規(guī)模量產(chǎn)、驗(yàn)證的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)預(yù)期從此前的2030年左右,提前至2026年-2027年,提前了三至四年。
綜合來看,2027年將成為全固態(tài)電池商業(yè)落地元年。隨著技術(shù)成熟和成本下降,預(yù)計(jì)在2030年后,固態(tài)電池開始逐步滲透至大眾市場。
固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化提速,預(yù)示著產(chǎn)業(yè)競爭的主戰(zhàn)場將從尋找“更好材料”的科學(xué)競賽,轉(zhuǎn)向如何“更好制造”的工程學(xué)比拼。在這場關(guān)乎成本、效率與良率的競技中,中國企業(yè)憑借國內(nèi)完善的產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)、龐大的市場需求以及強(qiáng)有力的國家戰(zhàn)略協(xié)同,正在工程化和規(guī)?;瘜用鎿屨枷葯C(jī),力爭在全球下一代電池革新中,捍衛(wèi)來之不易的領(lǐng)導(dǎo)地位。
判斷一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)是否進(jìn)入加速期,需要從里程碑事件、關(guān)鍵參與者動(dòng)態(tài)及市場數(shù)據(jù)三個(gè)維度進(jìn)行交叉驗(yàn)證。2024年至2025年,固態(tài)電池在這三個(gè)方面均給出了強(qiáng)有力的積極信號。
產(chǎn)業(yè)加速最明確的證據(jù)是制造規(guī)模的擴(kuò)大,對電池來說,千瓦時(shí)(KWh)對應(yīng)實(shí)驗(yàn)室階段,兆瓦時(shí)(MWh)對應(yīng)中試階段,吉瓦時(shí)對應(yīng)商業(yè)落地階段,而固態(tài)電池2025年正在從MWh向GWh過渡的關(guān)鍵期。
2025年7月4日,奇瑞汽車和國軒高科投資的安瓦新能源(Anwa New Energy)宣布,其位于中國安徽的1.25GWh新型固態(tài)電池生產(chǎn)線成功下線首批工程樣件。此條產(chǎn)線被視作全球首條GWh級別的全固態(tài)電池生產(chǎn)線。
這條產(chǎn)線和此前投產(chǎn)的其他半固態(tài)電池產(chǎn)線有一個(gè)根本性差異,半固態(tài)電池產(chǎn)線大多是基于液態(tài)電池產(chǎn)線改進(jìn)升級,而安瓦的全固態(tài)產(chǎn)線在制造工藝方面進(jìn)行了全面革新。
根據(jù)安瓦發(fā)布的信息,新工藝將傳統(tǒng)鋰電池的11道核心工序減至5步,全面應(yīng)用了干法電極制造技術(shù),使固定資產(chǎn)投入降低30%,生產(chǎn)能耗節(jié)省20%。下線的首批工程樣件能量密度超過300Wh/kg,并通過了針刺等嚴(yán)苛的安全測試。
除了安瓦的這條GWh級全固態(tài)產(chǎn)線,2025年還有多個(gè)全固態(tài)電池量產(chǎn)項(xiàng)目即將投產(chǎn),但其他企業(yè)主要還處在MWh級的中試線階段,而海外企業(yè)更多處在中試線建設(shè)之中。
此前,行業(yè)普遍認(rèn)為固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)初步量產(chǎn)、裝車驗(yàn)證要到2030年。然而2025年,全球固態(tài)電池主要參與者紛紛提前了各自的商業(yè)化時(shí)間表,2026年-2027年已成為全球頭部企業(yè)實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池量產(chǎn)、裝車驗(yàn)證的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),整體產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程比預(yù)期提前了三年至四年。
市場實(shí)際出貨量和資本流向,為產(chǎn)業(yè)加速的判斷提供了最直接的量化支撐。
根據(jù)研究機(jī)構(gòu)EVTank的數(shù)據(jù),2024年全球固態(tài)電池(全部為半固態(tài)電池)出貨量達(dá)5.3GWh,同比大幅增長4.3倍。這一指數(shù)級的增長,標(biāo)志著固態(tài)電池技術(shù)已開始形成有意義的市場滲透,并進(jìn)入產(chǎn)能爬坡階段。
隨著產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的加速,固態(tài)電池在2024年-2025年進(jìn)入了半固態(tài)商業(yè)化加速,全固態(tài)工程化攻堅(jiān)的關(guān)鍵階段。
當(dāng)前所有已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化或即將商業(yè)化應(yīng)用的“固態(tài)電池”,無一例外均采用了半固態(tài)(固液混合)技術(shù),這是一種基于現(xiàn)實(shí)考量后務(wù)實(shí)的產(chǎn)業(yè)策略。
技術(shù)上,半固態(tài)電池通過保留少量(通常低于10%)的液態(tài)或凝膠態(tài)電解質(zhì),解決了全固態(tài)電池最棘手的固-固界面問題。這些微量的液體起到了“潤濕劑”和“黏合劑”的作用,有效改善固體顆粒間的離子傳導(dǎo),從而以較低的難度實(shí)現(xiàn)性能的顯著提升。
商業(yè)上,這一策略最大化地利用了現(xiàn)有資產(chǎn)。半固態(tài)電池的生產(chǎn)工藝與傳統(tǒng)鋰離子電池高度兼容,可在現(xiàn)有產(chǎn)線上進(jìn)行改造,降低了資本開支,加速了市場化速度,在短期內(nèi)向市場提供了可感知的收益——例如遠(yuǎn)超傳統(tǒng)液態(tài)電池的安全性,中等程度的能量密度提升,這些對開拓高端市場足夠有吸引力。
盡管半固態(tài)是近期的共同選擇,但全固態(tài)才是固態(tài)電池的最終形態(tài),目前對于固態(tài)電池的最終技術(shù)路線,全球尚未形成統(tǒng)一共識,但在多元競爭中,主流路線正在向硫化物體系收斂。
硫化物因其擁有與液態(tài)電解質(zhì)相媲美的高離子電導(dǎo)率,被視為實(shí)現(xiàn)高功率和快充性能電池的最佳選擇。全球行業(yè)巨頭均將此路線作為主攻方向,固態(tài)電池電解質(zhì)材料逐漸向硫化物技術(shù)路線收斂。
當(dāng)然主流技術(shù)路線向硫化物收斂并不意味著放棄其他路線,首先氧化物和聚合物因其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定或易于加工,在半固態(tài)階段率先實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化。另外目前向硫化物收斂的技術(shù)中,以硫化物為主,混合其他材料的復(fù)合電解質(zhì)路線是主要的收斂形式。例如比亞迪采用的是硫化物+聚合物復(fù)合,寧德時(shí)代是硫化物+鹵化物復(fù)合,美國初創(chuàng)公司QuantumScape是硫化物+聚合物復(fù)合路線。
前沿創(chuàng)新減速,主流路線收斂的同時(shí),顛覆性的材料創(chuàng)新仍在涌現(xiàn)。金屬有機(jī)框架材料(MOFs)作為一種前沿材料在2025年受到高度關(guān)注。MOFs獨(dú)特的、可設(shè)計(jì)的孔隙結(jié)構(gòu)和極高的比表面積,可以通過與固態(tài)電解質(zhì)復(fù)合,顯著提升固態(tài)電池多項(xiàng)關(guān)鍵性能。盡管MOFs仍處于實(shí)驗(yàn)室階段,但它代表了固態(tài)電池材料創(chuàng)新的巨大潛力,顯示出該領(lǐng)域遠(yuǎn)未定型,顛覆性技術(shù)仍然具有廣闊空間。
固態(tài)電池的加速發(fā)展,不僅是技術(shù)和市場的自然演進(jìn),更是全球主要經(jīng)濟(jì)體戰(zhàn)略博弈的結(jié)果。
中國企業(yè)憑借其在產(chǎn)業(yè)鏈和規(guī)模上的優(yōu)勢占據(jù)主導(dǎo)地位,液態(tài)鋰電池的市場格局日益穩(wěn)固,其他國家政府對液態(tài)鋰電池的政策支持效果越來越弱,中、日、美、歐紛紛將政策支持的重心轉(zhuǎn)向尚處于技術(shù)爆發(fā)前夜的固態(tài)電池,意圖在下一代技術(shù)上搶占先機(jī)。
中國——捍衛(wèi)領(lǐng)先地位:中國政府采取了自上而下、高度協(xié)同的國家戰(zhàn)略,旨在將其在液態(tài)電池時(shí)代的優(yōu)勢延續(xù)到固態(tài)電池領(lǐng)域。2024年,由政府部門牽頭成立了“中國全固態(tài)電池產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新平臺”(CASIP),集結(jié)了寧德時(shí)代、比亞迪等幾乎所有行業(yè)龍頭,目標(biāo)是在2030年前建立完整的自主供應(yīng)鏈。
緊隨其后,一項(xiàng)約60億元人民幣的國家專項(xiàng)研發(fā)基金啟動(dòng),為聯(lián)盟內(nèi)的核心企業(yè)提供直接的資金支持,加速研發(fā)和技術(shù)轉(zhuǎn)化。
美國——尋求技術(shù)“蛙跳”:美國的策略更側(cè)重于通過前端研發(fā)和對初創(chuàng)企業(yè)的扶持,實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)有市場格局的“蛙跳”式超越。能源部下屬的先進(jìn)研究計(jì)劃署(ARPA-E)通過SCALEUP項(xiàng)目,為Ion Storage Systems等固態(tài)電池初創(chuàng)公司提供千萬美元量級的資金,支持其商業(yè)化進(jìn)程。
歐盟——構(gòu)建自主生態(tài):歐盟的戰(zhàn)略核心是構(gòu)建一個(gè)獨(dú)立自主的區(qū)域性電池價(jià)值鏈。通過“歐洲共同利益重要項(xiàng)目”(IPCEI)框架,歐盟允許成員國為具有泛歐戰(zhàn)略意義的項(xiàng)目提供巨額國家援助。已啟動(dòng)的兩期電池IPCEI項(xiàng)目,總共獲得了超過61億歐元的公共資金,預(yù)計(jì)將撬動(dòng)近140億歐元的投資,并明確將固態(tài)電池的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化作為重點(diǎn)方向。
日本——鞏固技術(shù)優(yōu)勢:作為傳統(tǒng)的電池強(qiáng)國,日本則通過企業(yè)主導(dǎo)、政府支持的模式,力圖鞏固其在固態(tài)電池領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢。日本政府為豐田的固態(tài)電池研發(fā)提供了巨額補(bǔ)貼,并支持成立產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟進(jìn)行協(xié)同研發(fā)。韓國與日本類似,政府宣布了與企業(yè)共同出資20萬億韓元的宏大計(jì)劃,用于攻關(guān)包括固態(tài)電池在內(nèi)的先進(jìn)電池技術(shù)。
在國家戰(zhàn)略的引導(dǎo)下,企業(yè)層面的布局也呈現(xiàn)出多元化的戰(zhàn)略選擇。整車廠如上汽、廣汽、大眾等不再滿足于作為電池的采購方,而是通過成立合資公司或戰(zhàn)略投資深度合作,從材料研發(fā)階段就深度介入,以確保技術(shù)路線與自身產(chǎn)品規(guī)劃的匹配。如上汽與清陶、廣汽與因湃、大眾與QuantumScape,都是車企深度介入固態(tài)電池研發(fā)的代表。
電池巨頭如寧德時(shí)代、三星SDI則在推進(jìn)半固態(tài)技術(shù)的同時(shí),加大對全固態(tài)終極技術(shù)路線的投入強(qiáng)度,以保持技術(shù)領(lǐng)先。而QuantumScape、Solid Power等初創(chuàng)公司則專注于某一尖端技術(shù)的突破,試圖通過技術(shù)授權(quán)或與大型車企綁定,實(shí)現(xiàn)商業(yè)價(jià)值。
在這場全球競賽中,日本是初期的領(lǐng)跑者,以豐田為代表的日本企業(yè)長期占據(jù)固態(tài)電池的主陣地,但2024年開始,中國企業(yè)開始撼動(dòng)日本企業(yè)的領(lǐng)跑地位。
專利是衡量技術(shù)創(chuàng)新能力的重要指標(biāo)。在這場競賽中,日本和中國呈現(xiàn)出兩種不同的模式。
日本長期以來在固態(tài)電池領(lǐng)域處于領(lǐng)先,其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在深厚的基礎(chǔ)研究和龐大的核心專利組合上。以豐田為例,其長期占據(jù)固態(tài)電池專利數(shù)量的榜首。更重要的是,日本的專利更多地集中在核心工藝和關(guān)鍵材料層面,如硫化物電解質(zhì)的合成方法、界面改性技術(shù)等,這些基礎(chǔ)性專利構(gòu)成了強(qiáng)大的技術(shù)壁壘。
中國近年來在固態(tài)電池的專利申請數(shù)量上實(shí)現(xiàn)了“彎道超車”。從2024年5月到2025年5月,一年間中國企業(yè)和日本企業(yè)的固態(tài)電池專利占比差距已經(jīng)從13個(gè)百分點(diǎn)縮小到7個(gè);而且只有中日兩國的專利占比超過30%,兩國的企業(yè)之間想用專利封鎖競爭對手都已不太可能。
而從專利申請地所屬國別上看,中國一年前就已經(jīng)是全球固態(tài)電池專利申請的第一大國,且過去一年時(shí)間這一優(yōu)勢還在持續(xù)擴(kuò)大,這表明,中國正在形成研發(fā)固態(tài)電池的良好土壤。
盡管不論是中國企業(yè)還是在中國申請的專利都更多集中在應(yīng)用和工程創(chuàng)新方面,看上去似乎沒有日本企業(yè)的核心工藝、關(guān)鍵材料的專利價(jià)值大,但這恰恰反映了中國以市場為導(dǎo)向,扎根制造,快速迭代的創(chuàng)新模式,與當(dāng)前固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)向生產(chǎn)工程轉(zhuǎn)向的趨勢高度契合。
而且在電池制造領(lǐng)域,企業(yè)越來越重視規(guī)?;圃斓碾y度,工程創(chuàng)新的價(jià)值隨之水漲船高。從KWh到MWh的規(guī)模提升通常難度不大,但是從MWh到GWh的規(guī)模提升,其難度絲毫不亞于某種關(guān)鍵材料的研發(fā),而工程創(chuàng)新方面,中國企業(yè)已經(jīng)多次證明這是自己極為擅長的創(chuàng)新舒適區(qū)。
固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)競爭焦點(diǎn)正在發(fā)生根本性轉(zhuǎn)變。如果過去十年的主題是“材料科學(xué)的探索”,那么未來十年的主題將是“生產(chǎn)工程的攻堅(jiān)”。核心挑戰(zhàn)已從“什么材料可行?”演變?yōu)椤叭绾螌⑦@種材料低成本、高效、高良率地制造出來?”。這場范式轉(zhuǎn)變?yōu)閾碛袕?qiáng)大制造基因和完善工業(yè)體系的參與者提供了巨大機(jī)遇。
在這場新的競賽中,中國企業(yè)憑借在鋰電產(chǎn)業(yè)多年積累的制造經(jīng)驗(yàn)和供應(yīng)鏈優(yōu)勢,正頻頻搶占先機(jī)。
安瓦新能源的干法工藝是工程創(chuàng)新的最新案例,減少核心工藝步驟,降低產(chǎn)線投資,降低能耗和運(yùn)維成本。孚能科技則是將其成熟的“軟包+疊片”工藝創(chuàng)新性地應(yīng)用于固態(tài)電池,有效解決了固-固界面接觸難題。
中國設(shè)備廠商的快速崛起為產(chǎn)業(yè)化提供了堅(jiān)實(shí)保障。
海外電池設(shè)備主要與本國電池制造企業(yè)深度綁定,集中在關(guān)鍵設(shè)備、核心工藝的開發(fā)上,目前尚不具備提供整線制造設(shè)備的能力。比如日本的佳能、平野技研主要集中在固態(tài)電解質(zhì)的制備和涂布設(shè)備,德國Manz AG集中在激光焊接、切割領(lǐng)域,韓國企業(yè)集中在電極制造與成型設(shè)備。由于缺乏整線設(shè)備提供能力,所以海外電池設(shè)備企業(yè)主要承擔(dān)的是電池企業(yè)配套商的角色,很難為客戶提供形成完整固態(tài)電池制造能力的方案。
當(dāng)前,固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)正處于一個(gè)“雙軌并行”的發(fā)展階段:半固態(tài)商業(yè)化進(jìn)程加速,中國企業(yè)占據(jù)先發(fā)優(yōu)勢;全固態(tài)仍處于工程化攻堅(jiān)期,硫化物路線成為主流共識,但界面穩(wěn)定性和高昂成本依然是核心障礙。
展望未來,固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化將首先在成本不敏感但性能要求極高的市場,如低空經(jīng)濟(jì)、高端電動(dòng)汽車取得突破,行業(yè)普遍認(rèn)為2027年將成為全固態(tài)電池商業(yè)落地元年。隨著技術(shù)成熟和成本下降,預(yù)計(jì)在2030年后,固態(tài)電池開始逐步滲透至大眾市場。
這場全球競賽的焦點(diǎn)已從材料科學(xué)轉(zhuǎn)向生產(chǎn)工程。未來兩年至三年將是驗(yàn)證各家規(guī)?;a(chǎn)能力的關(guān)鍵窗口期。在這場深刻的產(chǎn)業(yè)變革中,中國企業(yè)憑借其在半固態(tài)領(lǐng)域的先發(fā)優(yōu)勢、完整的產(chǎn)業(yè)鏈布局以及國家層面的協(xié)同戰(zhàn)略,正全力搶占量產(chǎn)先手,有望在未來五年至七年內(nèi)鞏固其市場領(lǐng)導(dǎo)地位,并為贏得下一代電池技術(shù)的全球競爭奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。最終的勝利者,將是那些不僅能在實(shí)驗(yàn)室里創(chuàng)造奇跡,更能精通工廠車間藝術(shù)的企業(yè)和國家。
(作者為《財(cái)經(jīng)》產(chǎn)業(yè)研究中心研究員;編輯:韓舒淋)