量产倒计时，固态电池时代来了？

2022年，在一定程度上可以称得上是固态电池的量产上车元年。

前有搭载赣锋锂电第一代固态电池的50台东风风神E70在江西新余首发并交付，后有国轩高科宣布其360Wh/Kg三元半固态电池将在今年实现量产，蔚来汽车早在2021年初就发布的固态电池也将在今年年底或明年年初量产。

这些消息证明了固态电池产业化发展已经迈出了重要一步。

作为当前动力电池领域最活跃的研究方向，固态电池被视为是下一代电池技术的高地。那么，固态电池到底有哪些优势？固态电池产业化面临的主要困难有哪些？从半固态电池到真正的全固态电池，还需要多长时间？

6月9日，车云联合国家新能源汽车技术创新中心，召开第24期车云会暨国创中心第23期技术沙龙活动，来自固态电池企业的代表和行业专家齐聚一堂，分享和讨论了固态电池的最新相关研究成果、发展动态和示范应用情况。

参与的主要嘉宾为：

邹广才丨国家新能源汽车技术创新中心副总经理

王建涛丨国联汽车动力电池研究院有限责任公司副总经理

吴 凡丨中国科学院物理研究所特聘研究员、博士生导师

林宛妘丨台湾辉能科技股份有限公司市场研究部负责人

李  峥丨清陶（昆山）能源发展股份有限公司总经理

林  久丨浙江锋锂新能源科技有限公司副总经理

朱星宝丨哈尔滨工业大学教授、博士生导师

固态电池缘何大受追捧？

动力电池是新能源汽车最重要的零部件，约占整车成本的三分之一，被誉为新能源汽车的心脏，直接决定了车辆的续航和安全等性能。

目前动力电池普遍采用液态锂离子电池，但这种传统锂电池正进入发展瓶颈期，能量密度接近极限，而且安全问题始终无法彻底解决。

1991年至今，液态锂电池能量密度以每年3%增速提高，目前达到240-260Wh/kg，工艺极限为300Wh/kg左右。续航里程是电动车追求的重要指标，要想提升续航，就得不断提升电池的能量密度。

其次，液态锂离子电池中的电解液是造成电池安全事故的主要原因，全球电池引发的典型安全事件发生频率呈上升趋势，电动车起火事故更是层出不穷，锂电池安全问题成为社会各界的关注重点。

因此，新能源行业需要新的电池技术突破，以满足日益增长的市场需求。就在这样的背景下，固态电池技术脱颖而出，成为重要发展路线。

固态电池顾名思义，其最大的特征就是固态。锂离子电池主要由正极、负极、电解质和隔膜四部分组成，传统液态锂离子电池使用的是液态电解质，称之为电解液。而固态电池的不同之处就在于用固态电解质代替了液态电解质，而且固态电解质还能承担起隔膜的作用，因此也省去了隔膜。

国家新能源汽车技术创新中心副总经理邹广才表示，固态锂电池采用电化学性能稳定且不易燃的固态电解质材料代替电解液和隔膜，消除了泄露和燃烧的风险，具有较高的能量密度和安全性，是下一代电池普遍认可的主要方向。

“之所以固态电池会这么受关注，实际上是因为传统的液态锂电池遇到了难以解决的技术痛点，”清陶（昆山）能源发展股份有限公司总经理李峥表示，其中最核心的就是安全问题。

其次是能量密度，他认为相较于液态锂电池来说，固态锂电池并不只是一个产品，更多是一个全新的体系，依据这样的体系可以突破当前锂电池能量密度的天花板。

最后是成本问题，由于原材料价格上涨，导致锂电池的成本压力越来越大。固态电池可以通过进一步优化系统集成，减少安全防护的成本，在整个系统层面降低整个锂电池应用的成本。

正是在能量密度、安全性和成本等方面所具有的诸多优势，让业界对固态电池技术的发展产生了很高的关注和期望。

固态电池产业化面临哪些挑战？

相较于目前已经成熟的液态锂离子电池产业，固态电池作为一条新的路线，在实现量产装车的过程中，还面临一些技术和产业化方面的挑战。

国联汽车动力电池研究院有限责任公司副总经理王建涛总结了固态电池领域目前存在的一些问题：

其一，低成本固态电解质材料问题，综合性质优异的满足大规模应用需求的低成本电解质材料仍较缺乏；

其二，电解质与正负极材料的界面匹配性问题，正负极材料与固态电解质界面存在化学、电化学不兼容的问题；

其三，大容量电池工程化制备工艺及专用设备问题，满足大规模工业化生产的电池制备工艺及关键设备有待进一步开发；

其四，循环过程中的界面稳定性问题，正负极材料与固态电解质存在力学不兼容，固-固界面随循环剥离。

总之，固态电池从材料选择、结构设计、电池工艺及关键设备等都与现有传统锂离子电池有较大区别，尚未形成完整成熟的产业链。

李峥则认为，固态电池的产业化难点在于没有参照物，它是一个全新的领域。

他以液态电池作比较，从1991年商业化量产以后，液态电池一直在做工艺的改进和材料的改进，但是整体来说有一条明确的路径。而固态电池因为是从材料体系上有创新，所以最大的难点就是没有参照物。

邹广才指出，固态电池在不断提高工艺技术水平和提高产品良率的同时，降低它的开发制造成本，构造完整的固态电池供应链体系，提升固态电池的各项性能指标，都是行业现在正在面临的问题，也是大家关注的热点。

固态电解质材料有何新进展？

固态电解质作为固态电池核心技术，存在聚合物、氧化物、硫化物和卤化物等多种材料路线，成为各大企业和研发机构的技术攻关重点。在本期车云会上，各位专家也带来了固态电池电解质材料技术研发的最新进展。

据中国科学院物理研究所特聘研究员、博士生导师吴凡介绍，其团队从2019年1月份开始，在中科院物理所陈立泉院士和李泓老师的带领下，开始推进硫化物全固态电池及关键材料的研发工作。

近年来，他们在硫化物固态电解质材料的合成、制备以及硫化物固态电解质材料高离子电导率机理和与硫化物相兼容匹配的高能量密度正负极活性材料，以及硫化物本身的稳定性，空气稳定性、热稳定性，还有硫化物的电化学稳定性提出新的应变稳定化理论，来提升硫化物材料的力学稳定性，以及在硫化物全固态电芯的能量密度层面提出定制化的开发和设计。

国联汽车动力电池研究院有限责任公司副总经理王建涛重点介绍了他们在低成本、批量化的电解质材料方面开展的工作。

在硫化物固态电解质材料开发方面，起源于2015年，国联公司的硫化物电解质材料经过几次迭代，到2021年的离子导电率已经提升到了6 mS/cm，并且建成了吨级的制备能力。

在卤化物电解质材料开发方面，2021年通过阴阳离子的互掺杂，提高了卤化物固态电解质的电化学窗口，稳定了电化学电位达到了4.5 V，目前形成了授权的发明专利大概有20余项。

固态电池企业台湾辉能科技股份有限公司市场研究部负责人林经理表示，辉能目前主要有的技术包含MAB固态成组技术，ASM主动安全机制、LCB优化界面阻抗以及变性技术，还电解质本质上的安全性，这些技术可以帮助他们搭建出新的护城河。

此外，辉能可以提供从Inlay、电芯、模块到电池包等一系列的完整产品解决方案，如果车厂想要提高它生产和配置效率的话，可以直接使用辉能的VDA模块，能够帮助车厂把汽车的电池包做一个比较简单的安装。

从半固态到全固态，还有多远？

作为锂电池产业重要上游供应商，赣锋锂业是目前全球最大的金属锂供应商，占市场份额50%左右。近年来，赣锋锂业也将触角延伸到下游电池制造行业，成立了赣锋锂电，并将固态电池作为重要业务方向。

目前，赣锋锂电的第一代固态电池已经实现了装车，而且预计规划的2GWh第一代固态电池产能在今年会逐步释放。

在本期车云会上，浙江锋锂新能源科技有限公司副总经理林久表示透露了其在固态电池电解质开发方面的情况，赣锋锂电在氧化物和硫化物等材料产品上都已经达到了量产情况。其中，氧化物从2018年开始就已经量产，现在已经投用的产线一个是100吨/年，在建的一个1000吨/年，预计到明年年中会投产。

“对于固态电池产业来说，目前所处的阶段可以认为是固态电池的第一个发展阶段，称为第一代固态电池，也就是大家常说的固液混合或者半固态电池。”

清陶（昆山）能源发展股份有限公司总经理李峥认为，第一代固态电池和当前液态锂电池在很多材料方面可以沿用，目前清陶的昆山工厂、江西宜春工厂已经具备了第一代固态电池的量产体系。

对于第二代固态电池，目前清陶已经完成了小试进入了中试的阶段，预计2024年可以SOP。据李峥介绍，其液含量目标降到了5%以下，而且完全没有任何隔膜，能量密度定义在400Wh/kg-500Wh/kg。

与此同时，清陶正在进一步筹划小试阶段的是第三代的电池，也就是我们定义真正的全固态电池。

对于全固态电池究竟多久能实现量产应用，李峥并没有给出明确的答案，他只表示，全固态电池的量产时间和用户的需求动力是直接相关的。

但国外已经有一些大型车企公开了全固态电池的量产时间表：丰田计划在2025年前实现全固态电池小规模量产；日产计划在2028年正式投产全固态电池；宝马计划在2025年前推出应用固态电池的原型车，并于2030年前应用于量产车；奔驰投资辉能，计划2028年实现固态电池批量生产。

车云小结：

固态电池在能量密度和安全性等方面优势明显，是下一代动力电池技术的必争之地。

在产业化应用方面，目前一些走在前面的固态电池的企业，已经宣布相应的固态电池产品将在年内量产，固态锂电池大规模上车的步伐越来越近。

但距离真正意义上的全固态电池，尚有一段不小的距离，大概的时间节点将会在2025年或者更迟。