21世纪经济报道记者宋豆豆 北京报道固态电池或将迎来重大利好。

5月29日,据中国日报报道,中国或将投入约60亿元用于全固态电池研发,包括宁德时代、比亚迪、一汽、上汽、卫蓝新能源和吉利共六家企业或获得政府基础研发支持。多位知情人士确认,此项行业内史无前例的项目由政府相关部委牵头实施鼓励有条件的企业对全固态电池相关技术开展研发。据悉,该项目经过严格筛选后,最后具体分为七大项目,聚焦聚合物和硫化物等不同技术路线。

若前述政策落地,获得国家层面规模资金扶持的全固态电池的研发进程将能更快推进。资本市场也为之一振,5月29日固态电池概念尾盘拉升,相关概念股迅速跟涨。

全固态电池已成为全球动力电池领域竞争的技术高地,中国、日韩、美国企业均将其作为下一代电池技术的制胜点,试图抢占先机获得一定的竞争优势,成为“未来的宁德时代”。

“全固态电池开发难度巨大,需要在高性能全固态电解质及正负极材料,创新极片及电芯设计,高速连续化制造工艺及装备以及系统集成设计等领域开展技术攻关。”有业内人士对21世纪经济报道记者表示。

创新还是噱头?

根据行业里电解质的分类,电池可分为液态(25wt%)、半固态(5~10wt%)、准固态(0~5wt%)和全固态(0wt%)四类,其中半固态、准固态和全固态统称为固态电池。

与行业普遍搭载的液态锂电池相比,固态电池在能量密度、安全性和工作温度等方面更具优势,一定程度上可以提高电动车的续航里程、减少当前液态锂电池存在的热失控和电池燃烧等潜在风险。

当前固态电池的技术路线主要分为氧化物、聚合物与硫化物三种。其中丰田、三星SDI、宁德时代、国轩高科等押注硫化物,国内电池企业如清陶能源、北京卫蓝、赣锋锂电、重庆太蓝等普遍选择氧化物路线。有电池业内人士称,目前很少有固态电池公司在做纯聚合物路线。

宁德时代首席科学家吴凯曾表示,三种固态电解质没有一种十全十美,其中硫化物路线进展较快,率先量产的可能性相对更大。

由于固态电池的量产难度导致进展缓慢,电池厂商们在商业化上纷纷采用折中方案——半固态电池,简单来讲即把固态电解质和液态电解质混合使用,但由于其能量密度相比液态电池并不明显,成本不低,安全性不如全固态电池,业内有声音认为这种“取巧”的技术路线是“鸡肋”般的存在。

近期在企业和资本市场频繁炒作下,国内全固态电池上市似乎指日可待,究竟是技术创新还是文字游戏?

智己L6发布之际,智己汽车联席CEO刘涛称第一代光年固态电池今年年内会真正实现量产上市,引起热议。业内普遍认为其实际上是半固态电池。这也得到了清陶能源总经理李峥的印证——“为了增强固态电解质的锂离子导电性,清陶能源在电解质中加入了10%的浸润液,较传统三元锂电池减少了5%左右的总液体含量,因此这款固态电池属于半固态电池。”

事实上,蔚来汽车是国内最早推出“半固态电池”的车企,2021年NIO Day上发布了150kWh的电池包;去年6月,卫蓝新能源宣布将360Wh/kg锂电池电芯交付蔚来汽车;去年底,蔚来创始人李斌直播实测了该电池包行驶距离达1044公里。

此外,广汽埃安旗下昊铂发布全固态电池技术,是国内第一家宣称采用100%固态电解质的车企,于2026年搭载昊铂车型,但其关于固态电解质的更多细节尚未披露。

上汽也明确了其固态电池“上车”时间表:今年10月,搭载光年固态电池的智己L6将交付,续航里程超过1000公里;2026年上汽全固态电池将实现量产并完成样车测试;2027年,搭载全固态电池的智己新车将实现量产交付。

今年4月宁德时代首次公布了全固态电池研发和量产进度,计划在2027年小批量生产全固态电池,但未披露其批量装车的时间表。“如果用技术和制造成熟度作为评价体系(以1-9打分),宁德时代的全固态电池研发目前处于4分的水平。到2027年,公司期望能达到7-8分的水平,这意味着可以进行小批量生产。”

“到现在为止,全固态电池还没有真正进入量产阶段,而是处于像上世纪80年代中后期液态锂离子电池积累的状态。”李峥认为,中国在全固态电池量产的领域,最大的优势还是产业规模和市场规模。“我们有最完整的产业链、有最大的市场、最多的研究人员。实际上中国以及其他国家,在这个领域都有非常大的机会。”

“目前中国新能源汽车产业‘内卷’严重,各车企宣布固态类电池上车、智能驾驶上车等,甚至进行高管实测,一方面是电池等零部件的先进技术有所进展,另一方面则是为了吸引投资人或消费者而给出的自选动作。”车夫咨询合伙人曹广平在接受21世纪经济报道记者采访时表示。

真正的固态电池还有多远?

车企和动力厂商巨头们的下场以及政策的利好,将加快国内固态电池产业的进程,但固态电池何时能够实现规模化量产应用,仍难确定。

真正的固态电池并非无法实现,上世纪90年代,美国橡树岭国家实验室在实验室中发现了合适的固态电解质,以此为基础的薄膜电池能量密度超过700Wh/kg,是如今液态锂电池的 2.5 倍。

但固态电池走出实验室走向产业化,历经30年未能如愿,横亘在前的是巨大的工程与技术难题。拥有超过1300项固态电池专利的丰田至今未能实现大规模量产,且量产节点一再推迟。

“尽管全固态电池的确拥有更高的能量密度,更高的本征安全,以及更宽温域的优势,但全固态电池的开发难度更大,还需要在材料、设计、制造、集成等方面进行突破。”广汽埃安电池研发部负责人李进此前对记者表示。

中国科学院院士孙世刚认为,固态电池安全性好,能量密度高,是下一代动力电池发展的重要方向。但大多数固态电解质中的离子扩散速率与液态电解质存在数量级差异、固固界面难以始终保持良好接触、与锂金属和高比能电极材料的匹配性等问题需要解决。

除了基础技术、制造工艺、锂枝晶抑制、固固界面问题、原材料供应链的稳定性以及电池性能的进一步提升等技术难点之外,固态电池落地的另一个核心挑战是成本高企带来的量产困难,短期内难以实现规模化应用。

吴凯称“宁德时代的目标是到2027年小批量生产全固态电池,但届时大批量生产仍然会面临成本等问题”;国轩高科全固态电池项目总工程师潘瑞军认为,由于全固态电池基于全新的材料体系,目前成本相对较高,待全固态电池量产且供应链走向成熟后,规模效应会带来成本降低。

即便是更快量产、被视为由液态锂电池向全固态电池转型的过渡的半固态电池成本也居高不下。蔚来汽车总裁秦力洪曾在ET7半固态电池测试时表示,150kWh的固态电池包的成本接近一辆蔚来ET5,即超过29万元。此外,极氪009搭载的首款麒麟电池包也是半固态电池,据悉其电池包价格也“比一辆车还贵”。

广汽研究院人士告诉21世纪经济报道记者,借助AI及高通量计算等先进技术,可加快全固态电池的研发进度,加速商业化进程。

行业将固态电池产业化时间普遍定在了2027年~2030年,目前全球不少车企对于固态电池“上车”有了较为明确的时间表,希望凭借固态电池在新能源领域弯道超车。

大众表示正在积极研发全固态电池技术,目标是2025年前实现量产;宝马承诺在2025年前,推出搭载全固态电池的电动汽车原型车,并在2030年前量产;日产方面称其全固态电池技术可能让日产的下一代电动汽车实现质的飞跃,具有“几乎是现有电池两倍的能量密度”,并且具有更快的充电性能和更低的成本。

丰田首席技术官中岛裕树接受21世纪经济报道记者采访时表示,丰田于2027年实现固态电池量产的时间表没有变化,丰田正在对材料、设备加大投入,面临的实际问题是如何实现性价比更高的大量的投产。

尽管全固态电池大规模量产现在看来仍前路漫漫,但竞争愈发激烈的当下,车企需要新的故事来提振士气以及支撑消费者对品牌的信心,全固态电池俨然成为新的风口。