固态电池真的要全面爆发了吗?中国厂商这段时间又装车又量产,看起来要把预计2030年代才成熟的技术,生生拉到明年就呱呱坠地。固态电池真的会提前降生,中国又将霸气侧漏,像垄断锂离子电池一样,把固态电池也一口吞下吗?

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固态电池开始崛起?

这段时间的阵仗真的不摆了,先是蔚来半年前推出半固态电池,然后上汽和阿里合资的智己汽车本月推出超快充“固态电池”装车,800V架构,蔚来紧急着又推出900V架构、半固态电池量产,然后广汽宣布已完成大容量全固态电池电芯研发,2026年将率先量产装车。

这一通猛卷让国外再也绷不住了,昨天日本日产向媒体展示了横滨工厂正在建设的全固态电池试验线,宣布要在2028年实现能量密度是传统锂离子电池2倍,可大幅缩短充电时间的固态电池量产。而早在一个月前,韩国三星SDI就宣布取得突破,将于2027年开始大规模量产用于电动汽车和其他应用的固态电池。两个月前,台湾辉能更是宣布已开始量产固态电池,并发往车商装车测试。

都在打酱油?

是不是山雨欲来风满楼?不过你发现没有,这些出来闹腾的,似乎都是打酱油的,比如闹得最欢腾的蔚来、智己,电池实际都不是自己生产的,背后的厂商分别是卫蓝和清陶,而清陶已明确说明只是半固态电池,含有10%的“浸润液”,那么现在的商用锂离子电池,液态物质占多少呢?15%到20%,所以把半固态说成是固态,还是值得好好商榷的。

真正的大腕,比如公认在固态电池上遥遥领先的丰田,虽然很早就说要量产固态电池,却一直跳票,最新的说法已跳到2028年了。而和丰田同时开始固态电池研究,占全球动力电池40%份额的宁德时代,创始人曾毓群最近接受《金融时报》采访时则干脆说,目前的固态电池不实用不安全,商业上还不可行。

不过宁德时代显然也被卷得绷不住了,最近已开始加大投入,扩张固态电池研发团队。嘴上说不行不行,脚上倒是很实诚,不知道是不是也被卷得乱了方寸。

为什么卷固态电池?

所以你看这一波猛卷,实际卷的是半固态电池,那为什么会这样卷呢?我觉得原因很简单,特斯拉马斯克去年得意的时候意气风发,说今年全球很多电动汽车厂商都要倒闭,结果年底就被比亚迪拉下全球纯电动汽车销量冠军宝座。但这也可能就是电动汽车近期的最后辉煌了,今年一开始,全球电动汽车就惨不忍睹,被卷入了空前的价格战,但仍然销售疲软。

很多人都在分析原因,我觉得这个原因完全不用分析,非常简单地摆在那儿,去年我就说过的,该买电动汽车的差不多都买了,全球都已进入观望状态,毕竟电动汽车还有三大致命问题:续航短、充电慢、易燃爆,这些问题不解决,电动汽车就不可能到更高一个台阶上发展。

而固态电池,被公认是解决这三大致命问题的灵丹妙药,我看视频的评论区,就经常有人说,固态电池出来,我就可以买电动汽车了。但固态电池就像人造太阳核聚变发电永远要等20年一样,它似乎永远要等好几年,所以大家都很焦虑,尤其是现在日子不好过的厂商更焦虑。

丰田的纯电动汽车只是打酱油,宁德时代只是做电池,所以他们没有这个焦虑,但蔚来一直亏损,智己是新厂商,压力山大,所以必须得卷,开始闹腾半固态电池就可以理解了。尤其是智己,强行把半固态说成是固态,还发出白马是不是马的灵魂拷问,引发网络热潮。

半固态还是固态?

半固态电池究竟是不是固态电池?这个确实没有定论,但一般认为液态物质在5%以下就可以称为固态了,而真正的固态电池,应该是全固态没有液态物质的,丰田研发的,可能就是这样的电池。而有液态物质和没有液态物质,可以说是天壤之别,质的飞跃,技术难度和生产工艺都有很大区别。

锂离子电池原理其实很简单,正极、隔膜、负极,中间填充电解液,锂离子在电解液中游来游去,不断穿过中间的隔膜来回移动,电子就会在外部电路中形成电流来充电或放电驱动我们的设备。电解液是易燃的有机物,而隔膜是非常薄的聚烯烃材料,一旦破裂就会短路甚至瞬间燃爆,这也是锂离子电池不安全的根本原因。

固态电池取消了易燃的电解液,隔膜主要有聚合物、氧化物、硫化物、卤化物4种,目前最成熟的是氧化物和聚合物,蔚来和智己的半固态电池,也就是卫蓝和清陶生产的,都用的是氧化物,也就是陶瓷隔膜,硬度很高,所以理论上不容易被锂枝晶刺穿,较为安全。

我曾经仔细分析过这两种电池,技术、结构包括性能都高度相似,我都怀疑他们的研发是不是在互相抄袭借鉴。为什么要含液态物质,也就是所谓的浸润液呢?这是因为正负极和隔膜都是固态的话,属于刚性接触,界面阻抗大,锂离子传输效率低。

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这就像你把两块很多孔的泡沫合在一起,理论上锂离子从这块泡沫进入另一块泡沫那是走陆路跑步前进,可以很快穿过通道。然而由于接触面有缝隙或者缺陷,比如孔洞不均匀,就会导致有些地方锂离子过不去,必须要绕道,这就会导致堵塞。所以一个聪明的办法就是,把这些缝隙充满液体,锂离子就可以直接游过去,虽然慢了一点,但固态电池这种连跑带游的“铁人三项”,比起液态锂离子电池只能游泳还是可以快很多的,未来的固态电池完全解决界面问题,不再需要浸润液,就可以为锂离子铺上康庄大道,打通自由奔放的道路,完全解决续航短充电慢的问题了。

而丰田研发的是更难的硫化物固态电池,这种隔膜更柔软,容易与电极材料更紧密地结合,这就有可能完全不需要液态材料来填充了。我看到一个资料说,它的离子电导率已经做到了32mS/cm,对快速充电来说非常关键,而国内清陶等企业的氧化物离子电导率只有0.2-0.5mS/cm。但你发现没有,即使是这样,清陶为智己生产的半固态电池,已经可以实现超快充,10分钟400公里了。所以固态电池这条赛道,真的是全地球村人的希望。

未来会怎样?

但如果我们的眼光再放远放宽一些,你就可以发现,固态电池的应用远不止电动汽车,未来电动飞机、电动船舶以及机器人、储能甚至电子设备等领域,都是固态电池的主要应用场景,总之一句话,明天的固态电池,就是今天的石油,将可能和芯片一起,成为未来社会和经济的两大支柱,而液态锂离子电池,显然无法担负如此重大的任务。

既然固态电池如此重要,可以说像现在的石油一样,兵家必争,那么中国真的会像锂离子电池一样,再次垄断未来的固态电池市场吗?客观来说,中国在锂离子电池上的垄断地位,已经形成了强大的产业链、人才与研发资源、技术创新与投资支持,再加上巨大的市场需求和政府政策支持,特别是激烈竞争环境导致的内卷,中国确实有可能在固态电池上快速发展,很快追上先进技术。

根据去年底知识产权局的报告,截至2023年5月,全球固态电池关键技术专利申请量为20798项,其中中国就有7640项,占比达36.7%;近5年,中国固态电池全球专利申请量年均增长20.8%,增速位列全球第一。

然而任何技术都是厚积薄发,尤其是固态电池这种极为复杂的技术,日本企业自从在电动汽车上点错科技树后,一直就在大力开发,积累了丰富的技术和专利。根据《日经中文网》2022年的统计,丰田一共有1300多项固态电池专利,位居全球第一,松下第二,而中国企业则连前10都没进,也就是说即使最多专利技术的企业,也没有丰田的零头多。

尤其是丰田采用稳扎稳打的方式,专一做全固态电池,一旦突破量产,可能就是质的飞跃。而中国企业则因为太卷,不得不急功近利,不断把不成熟的技术推向市场。但你发现没有,这种方式其实有点像马斯克的快速迭代法,可以很快地推出火箭,丰田则有点像NASA和波音,按部就班。

NASA和波音很早就在开发大火箭太空发射系统,但不断跳票去年才开发成功,而马斯克的星舰晚起步很多年,但今年可能就会成功了。所以这两种方式谁优谁劣,未来固态电池究竟会是什么格局,目前还真的难以预料。

但可以预料的是,固态电池的时代可能真的就要来了,因为太多人在观望,在等待,何况还有氢燃料在旁边虎视眈眈,固态电池想不快一点,恐怕形势也会逼它走得更快。