前言

在能源需求日益增長(zhǎng)和環(huán)境保護(hù)意識(shí)提升的今天，固態(tài)電池以其卓越的安全性和高能量密度，成為電池技術(shù)革新的先鋒。固態(tài)電池采用固態(tài)電解質(zhì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的液態(tài)電解質(zhì)，不僅從根本上提高了電池的安全性，避免了過熱引發(fā)的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，還因其結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了能量密度的顯著提升，滿足了電動(dòng)汽車和移動(dòng)設(shè)備對(duì)更長(zhǎng)續(xù)航能力的追求。

目前固態(tài)電池的研發(fā)和投產(chǎn)已經(jīng)是頭部電池廠商的重大戰(zhàn)略之一，國(guó)內(nèi)已有多家廠商在固態(tài)電池的研發(fā)中取得不錯(cuò)進(jìn)展，有一些已經(jīng)推出了半固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)電池產(chǎn)品，還有一些廠商目前已經(jīng)研發(fā)出了用于固態(tài)電池的新型材料或新技術(shù)。本次我們來看看固態(tài)電池目前的研發(fā)進(jìn)展。

固態(tài)電池簡(jiǎn)介

開始之前，我們先了解下關(guān)于固態(tài)電池的一些基本信息。

定義

固態(tài)電池如今尚無十分精準(zhǔn)的定義，一般而言，固態(tài)電池被定義成一種使用固體電極和固體電解質(zhì)的電池。

然而，限于技術(shù)難度和高昂成本。如今，極少出現(xiàn)電解液為全固態(tài)的電池，主流的“固態(tài)電池”基本都是液態(tài)到固態(tài)的過渡階段。為了更好劃分電解液的“固態(tài)成分”占比，我們引入wt%（重量百分比）來理解。

半固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)、全固態(tài)

根據(jù)電解液中液體占比的多少，我們可以將電池劃分為半固態(tài)電池、準(zhǔn)固態(tài)電池、全固態(tài)電池。

倘若我們用電池液體的重量百分比進(jìn)行精準(zhǔn)描述，半固態(tài)電池為5-10wt%，準(zhǔn)固態(tài)電池0-5wt%，全固態(tài)電池0wt%。而他們都可以籠統(tǒng)稱為“固態(tài)電池”。

固態(tài)電池研發(fā)進(jìn)展

我們統(tǒng)計(jì)了目前國(guó)內(nèi)一些知名企業(yè)的固態(tài)電池最新進(jìn)展，排名不分先后，按照企業(yè)首字母順序排列。

CAS中國(guó)科學(xué)院

中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過程研究所科研團(tuán)隊(duì)在全固態(tài)鋰電池領(lǐng)域取得新的突破，開發(fā)了一種新的材料——均質(zhì)化正極材料（鋰鈦鍺磷硫硒），具有高電導(dǎo)率、高能量密度、長(zhǎng)使用壽命等優(yōu)勢(shì)，為全固態(tài)鋰電池的快速商業(yè)化提供了技術(shù)支撐。

研究團(tuán)隊(duì)通過調(diào)控LiTi2(PS4)3的電導(dǎo)率和充放電容量，成功合成出兼具高離子電導(dǎo)率（0.2 mS cm?1）、高電子電導(dǎo)率（225 mS cm?1）和高放電比容量（250 mA h g?1）的Li1.75Ti2(Ge0.25P0.75S3.8Se0.2)3。該材料的離子和電子電導(dǎo)率高于傳統(tǒng)層狀氧化物正極材料1000倍以上，比容量超過目前的高鎳正極材料。

同時(shí)，該材料在充放電過程中僅發(fā)生1.2%的體積形變，低于傳統(tǒng)層狀氧化物正極材料的50%。高的電導(dǎo)率可確保正極在不添加導(dǎo)電助劑的情況下正常充放電，低的體積形變保證了電池在充放電過程中結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。研究發(fā)現(xiàn)，以100%活性材料構(gòu)筑的全固態(tài)鋰電池在5000圈循環(huán)后保持初始容量的80%，其390 Wh/kg的高能量密度是目前所報(bào)道長(zhǎng)循環(huán)全固態(tài)鋰電池的1.3倍。

CTAL寧德時(shí)代

寧德時(shí)代在全固態(tài)電池的研發(fā)上已經(jīng)投入了7-8年時(shí)間，關(guān)注氧化物、硫化物、聚合物等不同的固態(tài)電解質(zhì)技術(shù)路線。他們已經(jīng)推出了凝聚態(tài)電池的車規(guī)級(jí)應(yīng)用版本，并且正在重點(diǎn)布局硫化物全固態(tài)路線，盡管商業(yè)化仍需5年以上時(shí)間。

曾毓群表示，“固態(tài)電池有3條技術(shù)路線，即氧化物路線、硫化物路線、及聚合物路線。目前還有很多基本的科學(xué)問題待解決，如大多數(shù)固態(tài)電解質(zhì)中的離子擴(kuò)散速率與液態(tài)電解質(zhì)存在數(shù)量級(jí)差異、固固界面難以始終保持良好接觸等，在突破這些科技問題后，還會(huì)遇到產(chǎn)業(yè)化的問題。”

第三，曾毓群對(duì)寧德時(shí)代的固態(tài)電池做了一個(gè)簡(jiǎn)要介紹。

曾毓群透露，“公司（寧德時(shí)代）非常重視固態(tài)電池，已經(jīng)進(jìn)行了多年的布局，最近加大了很多投入。”

曾毓群繼續(xù)指出固態(tài)電池存在的一些難以解決的問題，這也在意料之中，但是同時(shí)披露寧德時(shí)代最近對(duì)固態(tài)電池加大了投入，這無疑讓大家想入非非：到底是其它家固態(tài)電池取得突破，令寧德時(shí)代急了？還是寧德時(shí)代的固態(tài)電池有了新突破，好事將近？

沒有人知道，但兩種可能都極為重要。如果是前者，意味著“寧王”終于迎來了挑戰(zhàn)者，未來鹿死誰手，難說；如果是后者，我們只能說，還得是“寧王”。

業(yè)績(jī)會(huì)之后，曾毓群又接受了英國(guó)《金融時(shí)報(bào)》的采訪，其中也提到了固態(tài)電池。這一次，針對(duì)業(yè)內(nèi)企業(yè)的一些固態(tài)電池布局，曾毓群的反應(yīng)更為直接。

曾毓群表示，“日本汽車制造商等鼓吹的電動(dòng)汽車固態(tài)電池距離商業(yè)化還有數(shù)年時(shí)間，這項(xiàng)技術(shù)還不夠完善，缺乏耐用性，且仍然存在安全問題（比如電池在車禍中破裂導(dǎo)致的后果等）。”

其它國(guó)內(nèi)外企業(yè)的固態(tài)電池布局到底如何，是否如曾毓群這般描述的，我們不好判定，但就豐田的固態(tài)電池布局來看，我們還是有一些話要說。

Farasis孚能科技

孚能科技在固態(tài)電池研發(fā)上分為四代，第一代軟包半固態(tài)電池能量密度達(dá)270-330Wh/kg，第二代能量密度將達(dá)到300-350Wh/kg，第三代要達(dá)到330-375Wh/kg，全固態(tài)電池將達(dá)到400Wh/kg以上。2023年11月，遠(yuǎn)航Y(jié)6配套孚能科技半固態(tài)電池正式下線，續(xù)航高達(dá)720km。

根據(jù)最新消息，2022年，孚能科技第一代軟包半固態(tài)電池順利裝車；第二代半固態(tài)電池已處于送樣階段，預(yù)計(jì)2025年投產(chǎn)。目前，孚能科技的半固態(tài)電池已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了超過5000次循環(huán)壽命，總行駛里程超過160萬公里。

2023年11月，遠(yuǎn)航Y(jié)6配套的孚能科技半固態(tài)電池正式下線；2024年3月，孚能科技的半固態(tài)電池率先導(dǎo)入一汽解放商用車。

Ganfeng贛鋒鋰業(yè)

贛鋒鋰業(yè)也在布局半固態(tài)電池，選擇氧化物技術(shù)路線。他們的第一代半固態(tài)產(chǎn)品能量密度達(dá)260Wh/kg，第二代產(chǎn)品可達(dá)400Wh/kg。2023年6月，半固態(tài)鋰電池在賽力斯SERES-5上正式交付裝車。

2024年重慶國(guó)際電池展（CIBF），贛鋒鋰業(yè)攜其最新半固態(tài)電池“新鋒”閃亮登場(chǎng)。據(jù)悉，這款半固態(tài)電池?fù)碛懈咝阅堋⒏咝省⒏甙踩奶匦浴?/p>

GOTION國(guó)軒高科

國(guó)軒高科在固態(tài)電池領(lǐng)域，360Wh/kg三元半固態(tài)電池將在2024年量產(chǎn)。他們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了車規(guī)級(jí)全固態(tài)電池制備及基礎(chǔ)性能驗(yàn)證，成功通過嚴(yán)苛的200攝氏度熱箱測(cè)試。

2024年5月，在國(guó)軒高科舉行的第十一屆科技大會(huì)上，國(guó)軒高科工程研究院總院副院長(zhǎng)徐興無介紹，國(guó)軒研發(fā)的半固態(tài)電池，通過正極材料顆粒表面包覆固態(tài)電解質(zhì)、新型高安全功能隔膜、高安全液態(tài)電解液、硅負(fù)極、復(fù)合集流體等一系列新材料及新技術(shù)，已實(shí)現(xiàn)單體能量密度達(dá)360Wh/kg，并已經(jīng)通過嚴(yán)苛的針刺測(cè)試和高于國(guó)標(biāo)的180℃ 30min熱箱測(cè)試，彼時(shí)已實(shí)現(xiàn)裝車。

在會(huì)上，國(guó)軒高科工程研究總院常務(wù)副院長(zhǎng)張宏立補(bǔ)充介紹道，國(guó)軒高科400Wh/kg的三元半固態(tài)電池目前在實(shí)驗(yàn)室已有原型樣品。

未來，國(guó)軒還將在創(chuàng)新技術(shù)上持續(xù)發(fā)力，推動(dòng)硅基負(fù)極迭代，鋰金屬負(fù)極和預(yù)鋰技術(shù)落地，以實(shí)現(xiàn)電池從液態(tài)到全固態(tài)轉(zhuǎn)變。國(guó)軒高科預(yù)計(jì)，2025年后將生產(chǎn)出能量密度超過800Wh/L、超過400Wh/kg、循環(huán)800次的全固態(tài)電池。

GREATPOWER鵬輝能源

鵬輝能源第一代固態(tài)電池在確保本質(zhì)安全基礎(chǔ)上，能量密度實(shí)現(xiàn)280Wh/kg。2025年，在材料端搭配使用更高比例硅基負(fù)極，能量密度將達(dá)300Wh/kg以上。公司預(yù)計(jì)2025年啟動(dòng)中試研發(fā)并小規(guī)模生產(chǎn)，2026年將正式建立產(chǎn)線并批量生產(chǎn)。

2024年8月28日，鵬輝能源進(jìn)行線上產(chǎn)品技術(shù)發(fā)布會(huì)，正式揭曉了固態(tài)電池面紗。

發(fā)布會(huì)上，鵬輝能源公布了其全固態(tài)電池的技術(shù)路線。鵬輝能源將氧化物復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)用于構(gòu)筑全固態(tài)電池，實(shí)現(xiàn)了電池的本質(zhì)安全，同時(shí)，大幅降低了固態(tài)電池成本！安全和降本，成為鵬輝能源第一代固態(tài)電池的核心優(yōu)勢(shì)。

固態(tài)電池中氧化物陶瓷類電解質(zhì)材料的制備，通常需要經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)工藝，這一過程不僅能耗高，效率也較低。此外，陶瓷固有的脆性使得大容量電芯的制備面臨挑戰(zhàn)。在發(fā)布會(huì)上，鵬輝能源宣布了其在固態(tài)電池領(lǐng)域的兩大突破：工藝創(chuàng)新和材料體系優(yōu)化，解決了氧化物固態(tài)電解質(zhì)工藝的技術(shù)難題。

在工藝創(chuàng)新方面，鵬輝能源自主研發(fā)了獨(dú)特的電解質(zhì)濕法涂布工藝。這一工藝成功繞開氧化物固態(tài)電解質(zhì)高溫?zé)Y(jié)過程，避開陶瓷材料固有脆性，大幅簡(jiǎn)化工藝。采用此工藝的固態(tài)電池，整體成本相較常規(guī)鋰電成本預(yù)計(jì)僅高出15%左右。未來3至5年內(nèi)，隨著工藝的不斷優(yōu)化創(chuàng)新及材料成本的進(jìn)一步下降，鵬輝能源表示其固態(tài)電池的成本有望與常規(guī)鋰電池持平，為公司固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

在材料創(chuàng)新方面，鵬輝能源的固態(tài)電池采用了自主研發(fā)的無機(jī)復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)層。除了氧化物電解質(zhì)之外，這一電解質(zhì)層還結(jié)合了新型無機(jī)復(fù)合粘結(jié)劑和功能添加劑等關(guān)鍵材料。此項(xiàng)創(chuàng)新有效改善了陶瓷在彎折時(shí)易碎的特性，增強(qiáng)了電解質(zhì)層的粘附性和塑性，大幅減少了固態(tài)電池內(nèi)部短路的概率。同時(shí)，它還有效提升了無機(jī)復(fù)合電解質(zhì)層的離子電導(dǎo)率，降低了電芯的內(nèi)阻，進(jìn)一步提高了固態(tài)電池的散熱能力和安全性能。鵬輝能源通過自主研發(fā)的無機(jī)復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)層，真正實(shí)現(xiàn)了“不止于電解質(zhì)”的突破。

鵬輝能源的全固態(tài)電池在安全性能方面表現(xiàn)出色，能夠通過最嚴(yán)苛的針刺試驗(yàn)。其不可燃的固態(tài)電解質(zhì)與“自動(dòng)安全機(jī)制”相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了人們對(duì)固態(tài)電池的理想性能——本質(zhì)安全。除了成本降低和安全性提升之外，鵬輝能源的全固態(tài)電池已經(jīng)能夠在-20℃至85℃的寬溫域內(nèi)穩(wěn)定工作，能量密度達(dá)到280Wh/kg， 2025年通過使用更高比例的硅基負(fù)極，能量密度預(yù)計(jì)將達(dá)300Wh/kg以上。 據(jù)悉，鵬輝能源計(jì)劃于2025年建立全固態(tài)電池的中試線，并在2026年建成正式產(chǎn)線。

Narada南都電源

南都電源自2017年開展固態(tài)電池的研制工作，目前固態(tài)電池產(chǎn)品能量密度可達(dá)350Wh/kg，循環(huán)壽命2000次，已通過熱箱、短路等安全項(xiàng)測(cè)試，將于今年四季度完成項(xiàng)目驗(yàn)收。

QTN清陶能源

清陶能源布局半固態(tài)電池，選擇氧化物路線。他們的第一代半固態(tài)電池能量密度在240-420Wh/kg之間，第二代準(zhǔn)固態(tài)電池能量密度為400-500Wh/kg，第三代全固態(tài)電池能量密度超500Wh/kg。

2023年，清陶能源在四川郫都建設(shè)15GWh固態(tài)電池儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)基地，首期1GWh建成投產(chǎn)。

SVolt蜂巢能源

蜂巢能源在固態(tài)電池領(lǐng)域推出了其全球首款方形半固態(tài)電池——二代果凍電池，采用了二代果凍電解質(zhì)技術(shù)和一體化復(fù)合正極技術(shù)，顯著提升了安全性和能量密度，突破了方殼中高鎳摻硅體系膨脹瓶頸，在安全性和能量密度方面相比液態(tài)三元有了顯著提升，目前已經(jīng)完成A樣開發(fā)。

在研發(fā)端，蜂巢能源發(fā)布了第一個(gè)新能源行業(yè)大模型應(yīng)用，采用通用大模型+鋰電專業(yè)模型進(jìn)行樣本生成、智能標(biāo)注以及通用開發(fā)，更好地賦能鋰電研發(fā)與生產(chǎn)。

在生產(chǎn)端，蜂巢能源與清華大學(xué)聯(lián)合開發(fā)的智“慧”算法，可以對(duì)極片性能進(jìn)行智能預(yù)測(cè)，且做到電芯容量預(yù)測(cè)以及電芯AI智能分選。據(jù)規(guī)劃，蜂巢能源將用AI賦能動(dòng)力電池生產(chǎn)制造的100多個(gè)場(chǎng)景，截至目前，已在30+場(chǎng)景落地應(yīng)用。

WELION衛(wèi)藍(lán)新能源

2024年3月27日舉行的中國(guó)汽車百人會(huì)論壇上，衛(wèi)藍(lán)新能源首席科學(xué)家、創(chuàng)始人李泓透露，衛(wèi)藍(lán)新能源與蔚來汽車合作，計(jì)劃推出單次充電續(xù)航1000公里的混合固液電解質(zhì)電池，電池包達(dá)到150度電，能量密度為360Wh/kg。他們的360Wh/kg固態(tài)鋰電池產(chǎn)品于2023年底量產(chǎn)交付蔚來，續(xù)航突破1000公里。

電池交易網(wǎng)總結(jié)

隨著全球?qū)η鍧嵞茉吹目释碗妱?dòng)汽車的興起，固態(tài)電池技術(shù)已成為能源存儲(chǔ)領(lǐng)域的一顆耀眼明星。國(guó)內(nèi)眾多電池制造商正積極推進(jìn)固態(tài)電池的研發(fā)，取得了一系列令人矚目的成果，每一項(xiàng)進(jìn)展都標(biāo)志著固態(tài)電池技術(shù)向前邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。這些電池不僅在安全性上有了顯著提升，還在能量密度、循環(huán)壽命等關(guān)鍵性能指標(biāo)上不斷突破，預(yù)示著固態(tài)電池商業(yè)化的步伐正在加快。

展望未來，固態(tài)電池技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步將為電動(dòng)汽車帶來更長(zhǎng)的續(xù)航能力和更快的充電速度，同時(shí)也將為移動(dòng)設(shè)備、大規(guī)模儲(chǔ)能等領(lǐng)域提供更為可靠和高效的能源解決方案。隨著技術(shù)的成熟和成本的降低，固態(tài)電池有望成為推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型和實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵力量。各大廠商的積極布局和創(chuàng)新投入，不僅將推動(dòng)固態(tài)電池技術(shù)的快速發(fā)展，也將為全球能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和可持續(xù)發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)。