蓝鲸新闻9月5日讯（记者 崔陆鹏） 8月，某锂电产业链企业展开一场内部探讨，如果电池不用锂了，企业该怎么办？
据内部员工透露，产生上述讨论的原因有两个：其一，从年初开始行业再次传出“磷酸铁锂+石墨烯”这套目前在国内动力电池的主流体系将达到能量密度的天花板；其二，部分锂电企业陆续公布固态电池的生厂时间表。
今年以来，与锂电行业步入冷却期不同，固态电池热度持续攀升。目前，包括宁德时代、中创新航、亿纬锂能、欣旺达、国轩高科、蜂巢能源、清陶能源比克电池在内的多家国内电池厂商都已公布各自固态电池产品相关规划。
“相较于液态电池，固态电池具备安全性高、能量密度大等诸多优势，符合下一代电池技术发展需求。”日前中创新航高级副总裁、首席技术官潘芳芳在接受蓝鲸新闻采访时表示。
然而，截至目前，“磷酸铁锂+石墨烯”体系的颠覆者还未真正出现。
“固-固界面”接触是最大难题
看似是颠覆者的固态电池商业化还存在一些技术难题尚待攻克。
与传统的液态锂电池相比，全固态电池放弃了传统的液态电解质，采用固态电解质材料。根据电解质区分，全固态电池的技术路线主要包括聚合物、氧化物、硫化物三大类。
“硫化物性能好，但难量产；聚合物性能稍差，但量产快。”潘芳芳称。
除材料难题未攻克，结构也是难题。相较于当前主流的液态电池，固态电池由于采用固态电解质，导致离子电导率低，使电池充放电速度较慢和容量衰减较快，且相较于“固液”，“固固”接触性和稳定性更差。
“液态电池的内部结构式，电池液包裹电芯周围；固态电池也是需要让固态电解质包裹在电芯周围，同等压强下‘固固’接触不及‘固液’接触。”某头部电池企业相关负责人向蓝鲸新闻透露，目前要保证“固固”的紧密接触需要外部极大的压强，但给外壁材料加压，电池整体重量会急剧上升，反而有悖固态电池小重量、单位密度高的研发初衷。
宁德时代董事长曾毓群在“2024世界动力电池大会”也表达类似观点。
“我们在全固态电池上，已经投入了7-8年的时间进行研究。研发全固态电池的关键，在于对材料和化学体系的研究，其中最难的就是‘固-固界面’问题。”曾毓群认为，如果用数字1到9表示固态电池的技术和制造成熟度，1是刚开始涉及这一领域，9是技术成熟，可以投入大规模生产。当前行业最高水平只到了4左右，只是做出了一些器件样品，进行一些实验验证。这些器件的使用，有很多边界条件，如要在6000个大气压下，才实现较高的低温性能等。这意味着这些器件还无法投入市场应用。
即使研发出产品，量产仍是问题。已宣布做出来全固态电池的南都电源，于9月3日发布公告称，目前固态电池产品能量密度可达350Wh/kg，循环寿命2000次，但短期内不会大批量生产。
“各家电池厂商的全固态电池量产时间点，将取决于其对于全固态电池能量密度的定位。”潘芳芳认为，目前固态电池仍有不少技术仍需攻克，全固态电池量产的临界点应该在2027-2028年，再早的话是比较困难的。
目前生产成本高于锂电，终端包容度并没想象高
固态电池如此受到各方追捧，是有部分从业者认为经过多年的开发“磷酸铁锂+石墨体系”已来到了天花板。
某锂电企业负责人就在今年SNEC接受蓝鲸新闻采访时明确表示，目前“磷酸铁锂+石墨”这一体系已基本接近天花板，预计三年内各厂商技术水平将拉齐。技术指标达到天花板，就将考验制造水平，如同样生产100万颗电芯，不良率是多少；再下一阶段比拼的便是，出货量上升后的成本控制能力。
亦有观点认为这一体系仍有提升空间。
“2020年、2021年实际上就是磷酸铁锂发展的至暗时刻。”据潘芳芳介绍，彼时三元锂大规模量产，三元能量密度更高，有更适合快充，最核心的安全也得到有效解决。但随后几年，针对磷酸铁锂创新层出不穷，曾经被认为不能实现的性能先后成为现实。目前，国内动力电池市场中磷酸铁锂占有率仍超80%。
潘芳芳称，未来磷酸铁锂的降本，磷酸锰铁锂就是方向，负极还会有创新，从整个设计、材料、电池，成本实际上还是有下降的空间。
无论“磷酸铁锂+石墨体系”是否还有空间，固态电池若想颠覆前者仍要克服成本、量产等阻碍。
纵观锂电池整个的生长周期，过程坎坷，但同领域并没有过于强大的竞争对手，市场对于锂电的成长有非常高的包容性。固态电池则不同，“磷酸铁锂+石墨体系”已经在漫长的周期中证明了自己，且生产成本仍有下探空间。
“在市场、终端面临价格战、淘汰赛时，对于固态电池的包容度并没有形象那么高。”前述锂电企业负责人则表示，曾经业界觉得钠电池可替代锂电池，因为钠稳定性更高、生产成本也可做到更低，“但随着锂电产业链价格的不断下探，目前锂电池的生产成本也就是钠电池的一半左右”，随着新技术的出现，锂电池的稳定性也在提高。
这便挤压了钠电池的生长空间，固态电池也面临这一问题。
另一锂电龙头企业相关负责人则认为，电池是重资产产业，利用率一旦下来制造费用就会上升，通过规模分担成本是必然的。“我们如果要推出的话（全固态电池），一定是针对某一个细分市场。在那个时间点，主流技术可能会达到怎样的水平，我们的固态电池要和它相比更有竞争力，这样产业化才有可能成功。”
固态电池材料成分
主要由薄膜负极，薄膜正极和固态电解质组成。
薄膜物质可以有多种选择材质。 薄膜负极薄膜负极材料主要分为锂金属及金属化合物，氮化物和氧化物。 金属锂是最具代表性的薄膜负极材料。
其理论比容量高达3600mAh/g，金属锂非常活泼，其熔点只有180℃，非常容易与水和氧发生反应，电池制造工艺中很多温度较高的焊接方式都不能直接应用在锂金属负极电芯的生产中。
三大技术路线产业化进展
固态电池的三大体系各有优势，其中聚合物电解质属于有机电解质，氧化物与硫化物属于无机陶瓷电解质。 纵览全球固态电池企业，有初创公司，也不乏国际厂商，企业之间独踞山头信仰不同的电解质体系，未出现技术流动或融合的态势。
欧美企业偏好氧化物与聚合物体系，而日韩企业则更多致力于解决硫化物体系的产业化难题，其中以丰田、三星等巨头为代表。
全固态电池 厂商
全固态电池厂商包括丰田、宁德时代、Solid Power、QuantumScape、SolidEnergy Systems、辉能科技、卫蓝新能源、清陶能源等。 全固态电池作为下一代电池技术，近年来受到了业界的广泛关注。 与传统的液态锂电池相比，全固态电池具有更高的能量密度、更快的充电速度、更高的安全性以及更长的使用寿命。 因此，全球各大汽车厂商和电池制造商都在积极布局这一领域。 丰田作为全球最大的汽车制造商之一，一直在全固态电池的研发上保持领先地位。 该公司计划在2025年左右推出搭载全固态电池的电动汽车，以实现更高的续航里程和更快的充电速度。 宁德时代是中国最大的电池制造商，也在全固态电池领域取得了重要进展。 该公司与多家科研机构合作，共同研发全固态电池技术，并计划在未来几年内实现量产。 此外，Solid Power、QuantumScape、SolidEnergy Systems等国外初创公司也在全固态电池领域取得了显著成果。 这些公司通过与大学、科研机构以及汽车制造商合作，不断推动全固态电池技术的研发和应用。 在国内市场，除了宁德时代之外，还有辉能科技、卫蓝新能源、清陶能源等公司在全固态电池领域表现活跃。 这些公司通过自主研发和创新，不断提升全固态电池的性能和降低成本，为推动电动汽车产业的发展做出了积极贡献。 综上所述，全固态电池厂商众多，包括传统的汽车制造商、电池制造商以及新兴的初创公司。 这些厂商通过不断研发和创新，共同推动全固态电池技术的发展和应用，为电动汽车产业的未来注入了新的活力。
百亿固态电池赛道持续升温 量产难题待解
就在磷酸铁锂和三元锂两大主流动力电池技术领跑市场焦灼之际，固态电池已加速占据车企战略版图中的重要位置。
现代 汽车 官方近日称，现代、起亚联合 Factorial Energy 正在合作测试 Factorial的新型固态电池技术；韩国电池制造商SK Innovation向福特 汽车 支持的固态电池开发商Solid Power公司投资3000万美元，联合生产车规级固态电池；固态电池企业辉能 科技 宣布完成新一轮融资，融资金额为3.26亿美元（约合20.85亿元人民币），投资方包括春华资本、丹丰资本和软银中国；富士康宣布，将在2024年推出第一款纯电动 汽车 固态电池。
业内人士分析，与现有的 汽车 动力电池技术相比，固态电池在安全性和能量密度上具备压倒性优势，被业内视作是缓解电动车“痛点”最有效的技术路线，这也是众多企业纷纷投注固态电池的主要因素。 然而，呼声多年，固态电池在技术、工艺、材料、成本等方面短时间内难以攻破的瓶颈，仍阻碍着其大规模量产。
“电动车电池技术向固态电池技术变迁是必然的，而电池就像燃油车的发动机一样，是车企未来的核心竞争力，有必要提前布局重资投入。 ” 汽车 数据工厂创始人张晓亮表示。
众多企业布局固态电池赛道
“正推进包括全固态电池在内的新型技术布局。 ”11月4日，宁德时代董秘在与投资者互动时表示。 据企查查信息显示，宁德时代及其子公司已申请多项固态电解质相关专利。
不只以宁德时代为代表的动力电池供应商在布局固态电池，2021年以来，国内外多家主流整车企均已发布针对固态电池的战略计划。
比如，于2021年10月底，韩系车企现代起亚集团联合 Factorial Energy 宣布正在合作开发 Factorial 新型车规级固态电池。 现代起亚集团与 Factorial Energy 将在电池、模块和系统级别集成 Factorial 技术，进行车辆级集成；韩国电池制造商SK Innovation将向福特 汽车 支持的固态电池开发商Solid Power公司投资3000万美元，联合生产车规级固态电池。
同时，资本也相继闻风而来。 固态电池企业辉能 科技 于10月29日宣布完成新一轮融资，融资金额为3.26亿美元（约合20.85亿元人民币），投资方包括春华资本、丹丰资本和软银中国。
早在5月初，宝马集团宣布，将与福特以及其他投资机构扩大与固态电池技术厂商Solid Power的联合开发，并投资1.3亿美元用于低成本、高能量的固态电池技术。 而丰田、日产、大众、福特、长城、比亚迪等国内外主流车企，更早在几年前以投资初创研发公司、自研等方式已布局固态电池技术。
而且，未止步于战略层面，多家车企还公布了量产时间表。
公开信息显示，丰田将在2021年推出一款固态电池，该电池可提供500公里续航在固态电池领域，丰田是全球公认的实力玩家，已拥有1000多项固态电池相关专利。 大众 汽车 计划最早于2022年与合作伙伴开始试生产。 宝马希望能在2025年前，展开固态电池电动原型车的测试作业，并在2030年前将固态电池电动车付诸大规模量产、并投入市售市场。 现代 汽车 与三星SDI、SKI和LG等电池企业合作，计划在2025年试生产配备固态电池的电动车，在2030年实现全面批量生产。 跨界造车企业富士康也宣布，将在2024年推出第一款纯电动 汽车 固态电池。
国内车企中，长城 汽车 旗下蜂巢能源早在2019年就已开始研发固态电池，计划在2030年推出全固态电解质的电池，能量密度在450瓦时/千克-500瓦时/千克。 此外，比亚迪、蔚来等也将量产固态电池提上了日程。
短时间内无法大规模量产
“固态（电池） 技术改变了 游戏 规则。 ”大众 汽车 电池开发负责人弗兰克·布洛姆曾表示。
当前，在政策引导和技术不断优化加持下，全球新能源 汽车 销量与渗透率加速提升，发展前景十分广阔。
公开数据显示，今年1-9月，全球广义新能源乘用车销量达到621万辆，其中插混、纯电动、燃料电池的狭义新能源车全球销量达400万辆，同比增长196%，而中国市场新能源 汽车 同期累计销量215.7万辆，同比增长185.3%。
申港证券预测，2021年中国新能源 汽车 销量有可能突破300万辆，同时全球电动车销量将突破600万辆，同比增速达到74%；并有望在2022年和2023年度继续保持65%以上的增速。 到2025年全球新能源 汽车 占比预计突破50%。
在此背景下，动力电池作为新能源 汽车 核心零部件成为各方“势力”抢先争夺的战略制高点。
目前，几乎占据整个新能源 汽车 市场的两大主流动力电池技术是磷酸铁锂和三元锂，而两者市场之争暗流涌动，又各有所长。
反观固态电池，业内将其视作能够解决行业痛点的新一代动力电池。 所谓固态电池，是指采用固态电解质的动力电池，而磷酸铁锂电池和三元锂电池都属于液态电解液的锂电池。
江苏新能源 汽车 行业发展研究院研究员厉建平向媒体介绍，固态电池的优点在于：一是更安全，液态电解质在充电过程中可能出现锂枝晶生长并刺破隔膜引起电池短路的问题，而固态电解质不存在电解液漏液问题，不会在高温下发生副反应，不会因漏气而发生燃烧。 二是能量密度高，全固态电解质电池可以直接使用金属锂来做负极，可以大为减轻负极材料的用量，使得整个电池的能量密度有明显提高。 三是循环性能强，理想状态下固态电池循环性能可以达到次左右。 四是适用范围扩大，固态电解质赋予固态锂电池结构紧凑、规模可调、设计弹性大等特点，目前基本保证可以在-25 至零上60 之间安全稳定使用。
也就是说，固态电池续航里程更长、安全性更高、充电时间短，更符合当下市场对电动车的需求。 有业内人士在撰文中提到，固态电池可使 汽车 行驶里程延长超过50%，续航有望轻松突破1000km，15分钟内可充至80%电量。
中国电池工业协会副理事长黄学杰在谈“下一代动力电池产业化之路”时曾表示，未来动力电池技术，是全固态电池，这是革命性的技术， 科技 部重点研发计划新能源 汽车 专项希望通过原理创新开发出全固态电池，等下一代600Wh/kg的电池做出来时，动力电池不仅仅能开 汽车 ，也应能够满足电动飞机的动力需求。
业内对固态电池解决行业痛点问题寄予厚望，但固态电池在短时间内还无法实现大规模量产应用。
此外，诺贝尔化学奖得主、英国化学家斯坦利·威廷汉曾更尖锐地指出：“制造固态电池最困难的部分是需要同时满足高能量密度、快速充电、长循环寿命和宽温度范围工作的要求。”
业内普遍预测，固态电池有可能在未来5-10年实现大规模量产，从时间表上看，大部分企业也希望在2030年前后实现固态电池规模化量产。 周波认为，预计2025年会率先小规模应用于商用车，未来7-8年内，固态电池不会对现有锂电池造成太大冲击。
